JPH0633339B2

JPH0633339B2 - 短繊維複合シート

Info

Publication number: JPH0633339B2
Application number: JP2186093A
Authority: JP
Inventors: 務塩山
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1990-07-12
Filing date: 1990-07-12
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPH0472332A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ベースとなるエラストマー又は熱可塑性樹脂
に対して短繊維が含有される短繊維複合シートに関す
る。

（従来の技術）従来より、短繊維複合シートとしては、カレンダ成形に
より短繊維を長さ方向に配向したもの、押出成形により
長さ方向（押出方向）に配向したもの、押出成形により
（環状ダイス）により幅方向に配向したもの（例えば特
公昭５３−１４２６９号公報参照）、押出成形（環状ダ
イス）により厚さ方向に配向したもの（例えば特公昭５
８−２９２３１号公報参照）が知られている。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述したものは、いずれも、シート全体に亘
り一様の短繊維配向形態であるので、シート表面とシー
ト内中央部の補強方向が異なる複合シートを得るために
は配向形態の異なる２つ以上の材料を組合わせる必要が
あった。

本発明の主たる目的は、表面層は主にシート長手方向
に、内部中央層はシート厚さ方向に短繊維が配向された
た短繊維複合シートを提供することである。

（課題を解決するための手段）本発明は、ベースとなるエラストマー又は熱可塑性樹脂
に対して短繊維が４０容量％以下含有される短繊維複合
シートを前提とするもので、表面層では短繊維が主にシ
ート長さ方向に配向される一方、内部中央層では短繊維
が主にシート厚さ方向に配向されており、下記の式で示
される短繊維の配向率が、表面層でＨｘ＞５０（％）、
内部中央層でＨｚ＞５０（％）、表面層と内部中央層と
の間に位置する中間層でそれらの中間の配向率である構
成とする。

Hx＝{(1/Vx)/(1/Vx+1/Vy+1/Vz)}×100 Hz＝{(1/Vz)/(1/Vx+1/Vy+1/Vz)}×100 Hx；シート長さ方向の配向率 Hz；シート面に対し垂直（厚さ）方向の配向率 Vx；溶剤中でのシート長た方向の線膨張率 Vy；溶剤中でのシート幅方向の線膨張率 Vz；溶剤中でのシート面に対し垂直（厚さ）方向の線膨
張率（作用）表面層に相当する部分は短繊維が配向率Ｈｘ＞５００
（％）でもって主にシート長さ方向に配向され、内部中
央部に相当する部分は短繊維が配向率Ｈｚ＞５０（％）
でもって主にシート厚さ方向に配向されていることか
ら、その表面層のシート長さ方向の変形抵抗が内部中央
部に対して大きくなり、特異な力学的挙動を示す。ま
た、表面層と内部中央層との間に位置する中間層はそれ
らの中間の配向率であるので、短繊維の配向方向が連続
して自然に変化していくこととなり、応力集中部が発生
しない。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に沿って詳細に説明する。

本発明に係る短繊維複合シートを製造するのに用いる成
形型を示す第１図において、１は成形型で、その成形通
路１ａの途中には該成形通路１ａの通路面積を絞る絞り
部としてのダム部２が形成されて、該ダム部２の部位通
過後にダム部２の部位よりも通路面積の大きい空間部３
となるようになっている。この空間部３の通路長さは、
長さｌに設定されている。

この成形型１の成形通路１ａに対し、短繊維を混入した
所定の配合の熱可塑性材料を供給すれば、成形型１のダ
ム部２を通過する際に短繊維がまず流れ方向に配向さ
れ、その後ダム部２に続いて該ダム部２の部位よりも通
路面積の大きい空間部３に流れると、熱可塑性材料の流
れ方向が通路面積の急拡大によって短繊維の配向が変化
せしめられ、短繊維が一様に主にシート厚さ方向に配向
されたシート１１が製造される。ここで、空間部３の長
さｌを長くすることにより成形通路１ａの壁面に接する
材料表面付近の繊維配向が流れ方向（シート長さ方向）
に変化する傾向が強くなり、シート表面層とシート内部
中央層の異方性の差が拡大する。そのシートを冷却固化
あるいは加熱架橋することにより所望のシートが得られ
る。

これは、空間部３における成形通路１ａの壁面と材料表
面との摩擦により、シート表面層に流れ方向の剪断歪が
生じ、シート表面に近いほど、短繊維１２はシート長さ
方向に配向されると推定されるからである（第２図参
照）。

また、熱可塑性材料としては、ポリ塩化ビニル、ポリエ
チレン等の熱可塑性樹脂、オレフィン系、エステル系、
エーテル系、アミド系、ウレタン系等の熱可塑性エラス
トマー、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプ
レンゴム等の架橋ゴム、及びそれらの一般的コンパウン
ドが用いられる。

また、短繊維としては、綿、羊毛、パルプ等の天然繊
維、ポリエステル、ナイロン、アラミド等の合成繊維、
レーヨン等の半合成繊維、セラミック等の無機繊維、及
び金属繊維が用いられる。繊維容量が４０容量％を越え
ると、短繊維と成形通路壁面との摩擦係数が低下すると
ともに、流動性が低下するため、表面層の長さ方向の配
向が阻害され、配向度が低下するからである。短繊維長
さはシート厚さの１／２以下が望ましい。

続いて、上記短繊維複合シートについて行った実験につ
いて説明する。

ダム部２の間隙が0.5mmで、空間部３の間隙が６mmの成
形型を用いて、次の配向材料を押出成形した後、加硫し
て加硫シートを作成した。

クロロプレンゴム１００重量部カーボンブラック４０軟化剤５ステアリン酸２老化防止剤１．５酸化マグネシウム４酸化カルシウム５酸化亜鉛５加工助剤３ポリエステル短繊維変量（繊維長さ２mm）本発明例１，２は、それぞれ熱可塑性材料に対して短繊
維を１５容量％及び４０容量％混合した配合物を、空間
部３の長さｌ＝１５mmの成形型を用いて押出成形した。
一方、比較例は、本発明例１と同一材料を、空間部３の
長さｌ＝２．５mmの成形型を用いて押出成形した。

本発明例１，２はいずれも約７mmの厚さのシートとな
り、加硫シートを約１mmの厚さにスライスしたものを室
温で、トルエン中に４８時間浸漬し、線膨張率を測定し
た。その測定結果に基づく短繊維の配向率は、第３図及
び第４図に示す通りである。

本発明例１，２は、表面層では主にシート長さ方向に配
向し、内部中央層では主にシート表面に垂直に配向して
いる。また、短繊維量の増大により表面層のシート長さ
方向への配向度が低下していることがわかる。一方、比
較例では、全体に亘って略均一な配向状態となってい
る。即ち、本発明例１，２では、シート１１において短
繊維１２が第５図に示すように、表面層で押出方向（シ
ート長手方向）の配向が高く（Ｈｘ＞５０％）、内部中
央層でシート厚さ方向の配向が高くなっており（Ｈｚ＞
５０％）、表面層と内部中央層との間に位置する中間層
でそれらの中間の配向率である。比較例では、シートａ
において短繊維ｂが第６図に示すようになっている。
尚、シート長さ方向の配向率Ｈｘ及びシート面に対し垂
直（厚さ）方向の配向率Ｈｚは次の式により定義され
る。

Hx＝{(/Vx)/(1/Vx+1/Vy+1/Vz)}×100(%) Hz＝{(1/Vz)/(1/Vx+1/Vy+1/Vz)}×100(%) Vx；溶剤中でのシート長さ方向の線膨張率 Vy；溶剤中でのシート幅方向の線膨張率 Vz；溶剤中でのシート面に対し垂直（厚さ）方向の線膨
張率かくして、形成された短繊維複合シートは、単独あるい
は２つを重ね合わせて緩衝材として使用する場合、表面
層に相当する部分は、短繊維がシート長さ方向に配向率
Ｈｘ＞５０％でもって配向されていることから、そのシ
ート長さ方向の変形抵抗が大きくなり、特異な力学的挙
動を示すことが可能となる。それと共に、表面層と内部
中央層との間に位置する中間層それらの中間の配向率と
なっており、短繊維の配向方向が連続して自然に変化す
るようになっているため、応力集中部が発生せず、静的
用途だけでなく、動的用途に対して長寿命が期待でき
る。

（発明の効果）本発明は、上記のように、表面層に相当する部分は短繊
維が配向率Ｈｘ＞５０％でもって主にシート長さ方向に
配向され、内部中央部が配向率Ｈｚ＞５０％でもつて主
にシート厚さ方向に配向されているので、その表面層の
シート長さ方向の変形抵抗が内部中央部に対して大きく
なり、特異な力学的挙動を示させることが可能となり、
また、表面層と内部中央層との間に位置する中間層でそ
れらの中間の配向率となっているので、短繊維の配向方
向が連続して自然に変化していくこととなり、応力集中
部が発生せず、静的用途は勿論、動的用途に対しても長
寿命が期待できる。また、表面層を除去することにより
シート厚さ方向に短繊維が高度に配向された短繊維複合
シートを得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示し、第１図は成形
型の断面図、第２図は同要部拡大図、第３図及び第４図
はそれぞれ試験結果の説明図、第５図は短繊維複合シー
トの斜視図である。第６図は比較例の短繊維複合シートの斜視図である。１……成形型、１ａ……成形通路、２……ダム部、３…
…空間部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースとなるエラストマー又は熱可塑性樹
脂に対して短繊維が４０容量％以下含有される短繊維複
合シートであって、表面層では短繊維が主にシート長さ方向に配向される一
方、内部中央層では短繊維が主にシート厚さ方向に配向
されており、下記の式で示される短繊維の配向率が、表面層でＨｘ＞
５０（％）、内部中央層でＨｚ＞５０（％）、表面層と
内部中央層との間に位置する中間層でそれらの中間の配
向率であることを特徴とする短繊維複合シート。 Hx＝{(1/Vx)/(1/Vx+1/Ｖｙ＋１／Ｖｚ）｝×100(%) Hz＝{(1/Vz)/(1/Vx+1/Ｖｙ＋１／Ｖｚ）｝×100(%) Hx；シート長さ方向の配向率 Hz；シート面に対し垂直（厚さ）方向の配向率 Vx；溶剤中でのシート長さ方向の線膨張率 Vy；溶剤中でのシート幅方向の線膨張率 Vz；溶剤中でのシート面に対し垂直（厚さ）方向の線膨
張率