DE102009003382A1 - Verfahren zur Herstellung von Faserverbundstoff - Google Patents

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Abstract

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials bereitzustellen, das eine exzellente Leichtgewichtigkeit und Steifigkeit aufweist. Das vorliegende Verfahren ist ein solches zur Herstellung eines Faserverbundmaterials mit einer Struktur, worin Verstärkungsfasern mit einem thermoplastischen Harz verbunden werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaser zumindest eine einer Pflanzenfaser und einer anorganischen Faser ist, und umfasst einen Zuführprozess, worin eine thermisch dehnbare Kapsel (20) mit einer aus thermoplastischem Harz aufgebauten Hüllwand entweder der Vorderseite oder Rückseite einer Matte (10a) zugeführt wird, welche die Verstärkungsfaser und eine thermoplastische Harzfaser aufweist, einen Verteilungsprozess, worin eine Seite der Matte von der anderen Seite der Matte her Vibration ausgesetzt wird, während die eine Oberflächenseite der Matte (10a) gepresst wird, um die Kapsel (20) zur anderen Seite der Matte hin zu verteilen, einen Schmelzprozess, worin die die Matte darstellende thermoplastische Harzfaser geschmolzen wird, sowie einen Expansionsprozess, worin die in der Matte verteilte Kapsel (20) zur Expansion erhitzt wird.

Description

  • Aufnahme durch Bezug
  • Die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-18290 , eingereicht am 29. Januar 2008, einschließlich der Beschreibung, der Zeichnungen und der Zusammenfassung, wird hierin unter Bezugnahme in deren Gesamtheit aufgenommen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundmaterials, und im Detail ein effizientes Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials, das eine Struktur hat, in der Verstärkungsfasern mit thermoplastischem Harz verbunden sind und die eine exzellente Leichtigkeit und Steifigkeit aufweist.
  • Verwandte Technik
  • In der japanischen ungeprüften Patentanmeldungsschrift Nr. 2002-105824 ist ein Faserbasismaterial für eine Fahrzeugtürverkleidung offenbart, das aus einer Naturfaser und einem thermoplastischen Harz besteht, und dessen Formulierungsverhältnis in der Dickenrichtung verändert ist.
  • Zusätzlich ist ein Faserbasismaterial bekannt, worin ein Gemisch von Naturfaser und thermoplastischer Faser verfitzt und druckgeformt wird. Dieses Faserbasismaterial wird zum Beispiel hergestellt, indem jede Faser auf ein Transportförderer einer Belüftungsvorrichtung aufgebracht wird, gefolgt von einem Prozess der Verfitzung, Heißkompression und anderem.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Das Bestreben nach Gewichtseinsparung in einer Komponente und dergleichen für ein Fahrzeug hat, im Hinblick auf Umweltprobleme, in der letzten Zeit zugenommen. Zu diesem Zweck steht zum Beispiel ein Verfahren zur Verfügung, um das Gewicht pro Flächeneinheit des Faserbasismaterials zu reduzieren, aber ist immer noch ein Problem darin, dass die erforderliche Steifigkeit nicht erreicht werden kann. Es gibt auch ein solches Problem, dass eine Tiefziehformung in dem Bereich schwierig ist, in dem das Gewicht pro Flächeneinheit eines Basismaterials klein ist, zum Beispiel 1500 g/m2 oder weniger.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein effizientes Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials bereitzustellen, das ein Fasermaterial mit exzellenter Leichtigkeit und Steifigkeit ist, durch Expandieren (Aufschäumen) einer thermisch dehnbaren Kapsel zur Bildung und Verteilung eines thermoplastischen Harz zwischen den Verstärkungsfasern.
  • Die vorliegende Erfindung ist wie folgt:
    • 1. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials mit einer Struktur, in der Verstärkungsfasern mit einem thermoplastischen Harz verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaser zumindest eine einer Pflanzenfaser und einer anorganischen Faser ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Zuführprozess, worin eine thermisch dehnbare Kapsel mit einer aus thermoplastischem Harz aufgebauten Hüllwand einer Vorderseite oder einer Rückseite einer Matte zugeführt wird, die die Verstärkungsfaser und eine thermoplastische Harzfaser aufweist, einen Verteilungsprozess, worin die Matte von der anderen Seite der Matte her einer Schwingung ausgesetzt wird, während die eine Oberflächenseite der Matte gepresst wird, um die der einen Oberflächenseite der Matte zugeführte thermisch dehnbare Kapsel zur anderen Seite der Matte hin zu verteilen, einen Schmelzprozess, worin die die Matte darstellende thermoplastische Harzfaser geschmolzen wird, und einen Expansionsprozess, worin die in der Matte verteilte thermisch dehnbare Kapsel zur Expansion erhitzt wird.
    • 2. Verfahren zur Ausdehnung eines Faserverbundmaterials nach dem obigen 1, worin der Zuführprozess ausgeführt wird, indem die thermisch dehnbare Kapsel elektrostatisch auf eine Oberfläche der Matte aufgebracht wird.
    • 3. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach dem obigen 1 oder 2, worin der Verteilungsprozess ausgeführt wird, indem die Matte mit einem Förderer bewegt wird, wobei das Pressen in dem Verteilungsprozess ausgeführt wird, indem die eine Oberflächenseite der Matte mit einer Walze gepresst wird, die zur Förderung der Matte in Bewegungsrichtung des Förderers umläuft, und wobei die Vibration in dem Verteilungsprozess von der anderen Seite eines gepressten Teils in der Matte her ausgeführt wird.
    • 4. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der obigen 1 bis 3, worin die Vibration in dem Verteilungsprozess mit einer Amplitude von 6 mm oder weniger ausgeübt wird.
    • 5. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der 1 bis 4, worin die Vibration in dem Verteilungsprozess in einer Richtung mit einem Winkel im Bereich von 30 bis 90° relativ zur Bewegungsrichtung der Matte ausgeübt wird.
    • 6. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der obigen 1 bis 5, worin der Schmelzprozess und der Expansionsprozess gleichzeitig aufgeführt werden.
    • 7. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der obigen 1 bis 5, worin ein Schmelzpunkt eines die thermoplastische Harzfaser darstellenden ersten thermoplastischen Harzes niedriger ist als ein Schmelzpunkt eines die Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel darstellenden zweiten thermoplastischen Harzes, worin der Schmelzprozess ausgeführt wird, indem die thermisch dehnbare Kapsel auf eine Temperatur des Schmelzpunkts oder höher des ersten thermoplastischen Harzes erhitzt wird, aber ohne den Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes zu überschreiten, während Druck ausgeübt wird, um die Expansion der thermisch dehnbaren Kapsel zu steuern, und worin der Expansionsprozess nach dem Schmelzprozess ausgeführt wird.
  • Gemäß dem Herstellungsverfahren eines Faserverbundmaterials der vorliegenden Erfindung kann ein Faserverbundmaterial mit geringem Gewicht und exzellenten mechanischen Eigenschaften erhalten werden, indem nicht nur die Verstärkungsfasern mit dem thermoplastischen Harz verbunden werden, das von der thermoplastischen Harzfaser hergeleitet wird, sondern indem auch die Verstärkungsfasern mit dem thermoplastischen Harz verbunden werden, das von der Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel, welche zwischen den Verstärkungsfasern durchgehend verteilt ist, hergeleitet wird. Ferner kann ein solches Faserverbundmaterial ohne einen Benetzungsprozess wie etwa ein Papierherstellungsverfahren, effizient erhalten werden, das heißt mit einem trockenen Prozess. Das durch das vorliegende Verfahren erhaltene Faserverbundmaterial erlaubt das Tiefziehen in dem Bereich von Gewicht pro Flächeneinheit von 1500 g/m2 oder weniger.
  • In dem Fall, wo der Zuführprozess ausgeführt wird, indem die thermisch dehnbare Kapsel elektrostatisch auf eine Oberfläche der Matte aufgebracht wird, kann ein Verlust der thermisch dehnbaren Kapsel wirkungsvoll verhindert werden, was die Herstellung des Faserverbundmaterials bei geringeren Kosten ermöglicht.
  • In dem Fall, wo der Verteilungsprozess ausgeführt wird, indem die Matte mit einem Förderer bewegt wird, wobei das Pressen in dem Verteilungsprozess ausgeführt wird, indem die eine Oberflächenseite der Matte mit einer umlaufenden Walze gepresst wird, um die Matte in einer Bewegungsrichtung des Förderers voranzubewegen, und die Vibration in dem Verteilungsprozess von der anderen Seite eines gepressten Teils in der Matte ausgeführt wird, kann die thermisch dehnbare Kapsel in der Matte in kürzerer Zeit gut verteilt werden.
  • In dem Fall, wo die Vibration in dem Verteilungsprozess einer Amplitude von 6 mm oder weniger ausgeübt wird, kann die thermisch dehnbare Kapsel in der Matte in kürzerer Zeit besonders gut verteilt werden.
  • In dem Fall, wo die Vibration in dem Verteilungsprozess in einer Richtung mit einem Winkel im Bereich von 30 bis 90° relativ zu der Bewegungsrichtung der Matte ausgeübt wird, kann die thermisch dehnbare Kapsel in der Matte in kürzerer Zeit besonders gut verteilt werden.
  • In dem Fall, wo der Schmelzprozess und der Dehnungsprozess gleichzeitig ausgeführt werden, kann eine Gewichtsersparnis des Faserverbundmaterials mit zuverlässiger Steuerung seiner Dicke erreicht werden. Zusätzlich führt dies zu einer Verkürzung der Produktion und zu Effizienz.
  • In dem Fall, wo der Schmelzpunkt eines ersten thermoplastischen Harzes, welches die thermoplastische Harzfaser darstellt, niedriger ist als ein Schmelzpunkt eines zweiten thermoplastischen Harzes, das die Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel darstellt, erfolgt der Schmelzprozess durch Erhitzen der thermisch dehnbaren Kapsel auf eine Temperatur des Schmelzpunkts des ersten thermoplastischen Harzes oder höher, der aber nicht dem Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes überschreitet, während Druck ausgeübt wird, um die Expansion der thermisch dehnbaren Kapsel zu steuern, und worin der Expansionsprozess nach dem Schmelzprozess ausgeführt wird, kann eine Gewichtsersparnis des Faserverbundmaterials bei zuverlässiger Steuerung seiner Dicke erreicht werden. Zusätzlich führt dies zu einer Verkürzung der Produktion und zu Effizienz. Ferner erlaubt dieser Fall die Verteilung eines Faserverbundmaterials, bevor die enthaltene hochverteilte thermisch dehnbare Kapsel expandiert wird, welche nicht zwischen dem Schmelzprozess und dem Dehnprozess expandiert wird. Dementsprechend kann dessen Volumen reduziert werden, zum Versand mit geringeren Kosten, im Vergleich zu einem Fall, wo das Faserverbundmaterial nach der Expansion verteilt wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel eines Prozessflusses der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Prozessflusses der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel eines Prozessflusses der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht, die schematisch die Beziehung zwischen der Matte und der thermisch dehnbaren Kapsel nach dem Zuführungsprozess in dem vorliegenden Herstellungsverfahren zeigt.
  • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die schematisch die Beziehung zwischen der Matte und der thermisch dehnbaren Kapsel nach dem Verteilungsprozess in dem vorliegenden Herstellungsverfahren zeigt.
  • 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die das Faserverbundmaterial zeigt, das durch das vorliegende Herstellungsverfahren erhalten wird.
  • 7 ist ein Erläuterungsdiagramm, das schematisch eine Mattenherstellungsvorrichtung und eine Vorrichtung zu Zuführen und Verteilen einer thermisch dehnbaren Kapsel zeigt, angewendet in Beispiel 1.
  • 8 ist ein Erläuterungsdiagramm, das einen Vibrationswinkel zeigt, der in dem vorliegenden Herstellungsverfahren involviert ist.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben.
  • 1. Herstellungsverfahren von Faserverbundmaterial
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundmaterials der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundmaterials mit einer Struktur, in der Verstärkungsfasern mit einem thermoplastischen Harz verklebt werden und die Verstärkungsfaser zumindest eine einer Pflanzenfaser und einer anorganischen Faser ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaser zumindest eine einer Pflanzenfaser und einer anorganischen Faser ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Zuführprozess, worin eine thermisch dehnbare Kapsel mit einer aus thermoplastischem Harz aufgebauten Hüllwand einer Vorderseite oder einer Rückseite einer Matte zugeführt wird, die die Verstärkungsfaser und eine thermoplastische Harzfaser aufweist, einen Verteilungsprozess, worin die Matte von der anderen Seite der Matte her einer Schwingung ausgesetzt wird, während die eine Oberflächenseite der Matte gepresst wird, um die der einen Oberflächenseite der Matte zugeführte thermisch dehnbare Kapsel zur anderen Seite der Matte hin zu verteilen, einen Schmelzprozess, worin die die Matte darstellende thermoplastische Harzfaser geschmolzen wird, und einen Expansionsprozess, worin die in der Matte verteilte thermisch dehnbare Kapsel zur Expansion erhitzt wird.
  • Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ist mit dem „Zuführprozess", dem „Verteilungsprozess", dem „Schmelzprozess" und dem „Expansionsprozess" versehen, wie in den 1 bis 3 gezeigt, und kann zusätzlich zum Beispiel mit einem „Formprozess" versehen sein. Wie nachfolgend im Detail beschrieben, werden der Zuführprozess und der Verteilungsprozess in dieser Reihenfolge ausgeführt. Der Schmelzprozess und der Expansionsprozess werden nach dem Verteilungsprozess ausgeführt. Zusätzlich können der Schmelzprozess und der Expansionsprozess gleichzeitig oder separat ausgeführt werden. Der oben erwähnte „Zuführprozess" ist ein Prozess, in dem eine thermisch dehnbare Kapsel mit einer Hüllwand, die aus thermoplastischen Harz aufgebaut ist, entweder der Vorderseite oder Rückseite einer Matte zugeführt wird, die die Verstärkungsfaser und eine thermoplastische Harzfaser aufweist.
  • Die oben erwähnte „Matte" ist ein geformter Körper, worin eine Verstärkungsfaser mit einer thermoplastischen Harzfaser in Form einer Matte (in Form eines nichtgewobenen Tuchs) vermischt wird. Es wird allgemein durch Trockenfaservermischungsverfahren für die Herstellung eines nichtgewobenen Tuchs erhalten. Beispiele des Faservermischungsverfahrens umfassen Belüftungsverfahren, Streichverfahren und dergleichen, wobei aber das Belüftungsverfahren bevorzugt ist. Das Belüftungsverfahren ist ein Verfahren, in dem die Verstärkungsfaser und die thermoplastische Harzfaser mit einer Luftströmung auf die Oberfläche eines Förderers und andere gebracht wird, um eine Auflagerung zu erlangen, welche die Verstärkungsfaser und die thermoplastische Harzfaser in einem ausreichenden Mischzustand enthält. Zusätzlich enthält die oben erwähnte Matte die obige Auflage, ein laminiertes verfitztes Produkt, in dem zwei oder mehr Lagen der oben erwähnten Auflagerung laminiert und verfitzt (genadelt) sind, sowie ein komprimiertes Produkt, welches durch Komprimieren dieser Auflagerungen erhalten wird.
  • Die in dem vorliegenden Verfahren verwendete Matte kann eine solche sein, die durch ein Nassverfahren gebildet wird, wie etwa ein Papierherstellungsverfahren, oder durch ein Trockenverfahren. Bevorzugt ist eine solche durch das Trockenverfahren, da eine Matte durch das Nassverfahren einen gründlichen Trocknungsprozess erfordert. Insbesondere wenn die Pflanzenfaser als die Verstärkungsfaser verwendet wird, ist das Trockenverfahren besonders bevorzugt, weil die Pflanzenfaser eine wasserabsorbierende Eigenschaft hat.
  • Dichte, Gewicht pro Flächeneinheit, Dicke und andere der Matte sind nicht besonders eingeschränkt, und es können verschiedene Werte ausgewählt werden, in Abhängigkeiten von den Arten und des Anteilsverhältnisses von Verstärkungsfaser. Wenn zum Beispiel die Verstärkungsfaser eine Pflanzenfaser ist, ist die Dichte allgemein 0,3 g/cm3 oder weniger und allgemein 0,05 g/cm3 oder mehr. Das Gewicht pro Flächeneinheit davon liegt bevorzugt im Bereich vom 400 bis 3000 g/m2, und besonders bevorzugt von 600 bis 2000 g/m2. Wenn andererseits die Verstärkungsfaser eine Glasfaser ist, beträgt die Dichte allgemein 0,2 g/cm3 oder weniger und allgemein 0,03 g/cm3 oder mehr. Das Gewicht pro Flächeneinheit davon liegt bevorzugt im Bereich von 300 bis 1000 g/m2 und besonders bevorzugt von 350 bis 500 g/m2.
  • Zusätzlich beträgt die Dicke der Matte allgemein 10 mm oder mehr und allgemein 50 mm oder weniger. Sie liegt bevorzugt im Bereich vom 10 bis 30 mm und besonders bevorzugt von 15 bis 40 mm.
  • Es wird angemerkt, dass die Dichte ein Wert ist, der gemäß JIS K7112 gemessen wird (Verfahren zu Messung von Dichte und spezifischem Gewicht von Kunststoff und nichtschäumendem Kunststoff).
  • Die oben erwähnte „Verstärkungsfaser" ist ein Fasermaterial, das als Verstärkungsmaterial in dem erhaltenen Faserverbundmaterial fungiert. Eine Struktur, die durch Verbinden dieser Verstärkungsfasern mit dem thermoplastischen Harz gebildet ist, ermöglicht es, die Festigkeit des gesamten Faserverbundmaterials sicherzustellen. Das Material der Verstärkungsfaser ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele davon enthalten Pflanzenfaser und anorganische Fasern.
  • Die oben erwähnte „Pflanzenfaser" ist eine Faser, die von einer Pflanze erhalten wird, und eine Faser, die von der Pflanze isoliert wird, wobei eine Faser, die durch Vorsehen der von der Pflanze mit verschiedenen Behandlungen isolierten Faser erhalten wird, und andere, enthalten sind.
  • Die Pflanzenfaser kann eine Pflanzenfaser sein, die eine Pflanzenfaser enthält, die von verschiedenen Arten von verschiedenen Pflanzenarten erhalten wird, wie etwa Kenaf, Jutehanf, Manilahanf, Sisalhanf, Gampi, Mitsumata, Kozo, Banane, Ananas, Kokosnuss, Mais, Zuckerrohr, Bagasse, Palme, Papyrus, Schilfgras, Esparto, Sabi-Gras, Hafer, Reispflanze, Bambus, verschiedene Koniferenbäume (japanische Zeder, Japanische Zypresse, und andere), breitblättrige Bäume, Baumwolle und andere. Unter diesen ist eine von Kenaf erhaltene Faser (das heißt Kenaffaser als die Pflanzenfaser) bevorzugt. Das Kenaf ist ein sehr schnell wachsendes einjähriges Gras und hat eine exzellente Kohlendioxidabsorbtionseigenschaft, so dass sie dazu beitragen kann, die Kohlendioxidmenge in der Luft zu reduzieren, um hierdurch Forstressourcen und andere effizient zu nutzen.
  • Der Anteil der Pflanze, der als die oben erwähnte Pflanzenfaser verwendet wird, ist nicht besonders beschränkt, solange der Anteil einen Anteil aufweist, der die Pflanze darstellt, wie etwa holzige Teile, nichtholzige Teile, Laubteile, Steilabschnitte und Wurzelteile. Ferner könnte auch nur ein bestimmter Abschnitt davon verwendet werden, oder es kann ein anderer Abschnitt mit zwei Teilen oder mehr verwendet werden.
  • Das oben erwähnte Kenaf ist eine Pflanze, die einen holzigen Stiel hat und zu den Malvengewächsen klassifiziert wird. Das Kenaf enthält Hibiscus canabibus und Hibiscus sabdariffa als wissenschaftliche Namen, und enthält ferner den üblichen Namen Indischen Hanf, Kubanischer Kenaf, Kenaf, Roselle, Mesta, Bimli-Hanf, Ambary-Hanf, Bombay-Hanf und dergleichen.
  • Die oben erwähnte Jute ist eine Faser, die aus Jutehanf erhalten wird. Der Jutehanf enthält einen Hanf, der Ouma (Corchorus capsularis L.), Jüdische Malve, Ostindische Malve, Mulukhiyya und eine Pflanze der Tiliaceen enthält.
  • Die oben erwähnte Pflanzenfaser kann einzeln oder in Kombination mit zwei oder mehr davon verwendet werden.
  • Beispiele der oben erwähnten „anorganischen Faser" enthalten Glasfaser wie etwa Glaswolle, Kohlefaser und dergleichen. Die anorganische Faser kann einzeln oder in Kombination mit zwei oder mehr Typen davon verwendet werden.
  • Zusätzlich kann nur entweder die Pflanzenfaser oder die anorganische Faser einzeln verwendet werden, oder es können sowohl die Pflanzenfaser als auch die anorganische Faser in Kombination verwendet werden. In der vorliegenden Erfindung ist die Pflanzenfaser bevorzugt, wegen des besseren Verstärkungseffekts und leichterer Handhabung. Unter den anorganischen Fasern ist die Glasfaser bevorzugt. Ferner ist unter den Pflanzenfasern die Kenaf-Faser aus Sicht der Umwelt besonders bevorzugt.
  • Die Form und Größe der Verstärkungsfaser ist nicht besonders beschränkt. Die Faserlänge der Verstärkungsfaser ist bevorzugt 10 mm oder mehr. Diese Faserlänge kann zu einem resultierenden Faserverbundmaterial führen, das eine höhere Festigkeit hat (Biegefestigkeit, Flexibilitätsmodul und andere, nachfolgend wie oben). Die Faserlänge liegt besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 150 mm, weiter bevorzugt von 20 bis 100 mm und besonders von 30 bis 80 mm.
  • Zusätzlich beträgt der Faserdurchmesser der Verstärkungsfaser bevorzugt 1 mm oder weniger, weiter bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 1 mm und besonders bevorzugt von 0,02 bis 0,7 mm, insbesondere von 0,03 bis 0,5 mm. Eine Faser mit einem Faserdurchmesser mit dem oben erwähnten Bereich kann zu einem Faserverbundmaterial mit sehr hoher Festigkeit führen. Die Verstärkungsfaser kann eine Faser mit einer Faserlänge und einem Faserdurchmesser enthalten, die von den oben erwähnten Bereichen abweicht, wobei aber der Anteil der Faser in diesem Fall bevorzugt 10 Gewichtsprozent oder weniger beträgt, und insbesondere 3 Gewichtsprozent oder weniger im Bezug auf die Gesamtmenge der Verstärkungsfaser. Dieser Anteil kann die hohe Festigkeit des erhaltenen Faserverbundmaterials halten.
  • Die oben erwähnte Faserlänge bedeutet eine durchschnittliche Faserlänge (nachfolgend wie oben) und ist ein Mittelwert für insgesamt 200 Fasern, durch Messen einer Faserlänge einer Einzelfaser mit einem Lineal nach zufälligem einzelnen Herausziehen in den Ausrichtprozess gemäß JIS L1015. Ferner bedeutet der oben erwähnte Faserdurchmesser einen durchschnittlichen Faserdurchmesser (nachfolgend wie oben) und ist ein Mittelwert für insgesamt 200 Fasern durch direktes Messen eines Faserdurchmessers der Einzelfaser in der Mitte der Faser in der Längsrichtung mit einem optischen Mikroskop nach zufälligem einzelnen Herausziehen.
  • Die oben erwähnte „thermoplastische Harzfaser" ist in der Matte in Form der thermoplastischen Harzfaser enthalten und ist eine Komponente, die in dem Schmelzprozess geschmolzen wird, um eine Verklebung der Verstärkungsfasern zu ermöglichen.
  • Beispiele des thermoplastischen Harzes, das die thermoplastische Harzfaser darstellt, enthalten Polyolefin, ein Polyester-Harz, Polystyrol, einen Acryl-Harz, ein Polyamid-Harz, ein Polcarbonat-Harz, ein Polyacetal-Harz, ein ABS-Harz und dergleichen. Beispiele des Polyolefins enthalten Polypropylen, Polyethylen, Ethlen-Propylen-Random-Copolymer und dergleichen. Beispiele des Polyester-Harzes enthalten ein aliphatisches Polyester-Harz, wie etwa Polymilchsäure, Polycaprolacton und Polybutylensuccinat, ein aromatisches Polyester-Harz wie etwa Polyethylenterephtalat, Polytrimethylenterephtalat und Polybutylenterephtalat und dergleichen. Das Acryl-Harz ist ein Harz, das unter Verwendung eines Methacrylats und/oder Acrylats erhalten wird. Das thermoplastische Harz kann ein modifiziertes Harz sein, um die Affinität zur Verstärkungsfaser zu verbessern (insbesondere der Oberfläche der Verstärkungsfaser). Zusätzlich kann das thermoplastische Harz einzeln oder in Kombination an zwei oder mehr davon verwendet werden.
  • Beispiele des oben erwähnten modifizierten Harzes enthalten Polyolefin, worin die Affinität zur Verstärkungsfaser (das die Verstärkungsfaser darstellende Material) verbessert wird.
  • Insbesondere im Fall, wo die Verstärkungsfaser eine Pflanzenfaser ist, ist ein modifiziertes Polyolefin mit einer Säure bevorzugt, durch Verwendung einer Verbindung, die eine Carboxyl-Gruppe oder ein Derivat davon aufweist (eine Anhydrid-Gruppe und andere). Eine Kombination eines nicht-modifizierten Polyolefins und eines Malein-Anhydrid-modifizierten Polyolefins ist besonders bevorzugt, und eine Kombination eines nicht-modifizierten Polypropylens und eines Malein-Anhydrid-modifizierten Polypropylens ist besonders bevorzugt.
  • Als das Malein-Anhydrid-modifizierte Polypropylen ist auch ein Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht bevorzugt. Zum Beispiel liegt dessen durchschnittliches Molekulargewicht gemäß GPC bevorzugt im Bereich vom 25000 bis 45000. Zusätzlich liegt dessen Säurewert bevorzugt im Bereich von 20 bis 60. Im vorliegenden Verfahren ist ein Malein-Anhydrid-modifiziertes Polypropylen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 25000 bis 45000 und einem Säurewert von 20 bis 60 bevorzugt. Ein solches Malein-Anhydrid-modifiziertes Polypropylen wird besonders bevorzugt in Kombination mit einem nichtmodifizierten Polypropylen verwendet. Im Falle dieser Kombination liegt der Anteil des Malein-Anhydrid-modifizierten Polypropylens bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gewichtsprozent, und besonders bevorzugt von 2 bis 6 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsprozent des Malein-Anhydrid-modifizierten Polypropylens und des nicht modifizierten Polypropylens. Dieser Bereich ermöglicht es, sehr gute mechanische Charakteristiken zu erhalten.
  • Unter den thermoplastischen Harzen sind Polyolefin und Polyester-Harz bevorzugt.
  • Ferner ist unter dem oben erwähnten Polyolefin Polypropylen bevorzugt.
  • Das oben erwähnte Polyester-Harz ist bevorzugt ein Polyester-Harz, das biologisch abbaubar ist (nachfolgend als „biologisch abbaubares Harz" bezeichnet). Das biologisch abbaubare Harz wird wie folgt exemplifiziert.
    • (1) Hydroxycarboxylsäure-basierender aliphatischer Polyester wie etwa Homopolymer von Hydroxylcarboxylsäure, enthaltend Milchsäure, Maleinsäure, Glucosesäure, 3-Hydroxybutyrylsäure und andere, sowie ein Copolymer, das zumindest eine Art der Hydroxycarboxylsäuren verwendet.
    • (2) Caprolacton-basierener aliphatischer Polyester wie etwa Polycaprolacton und ein Copolymer von zumindest einer Art der oben erwähnten Hydroxycarboxylsäuren und Caprolacton.
    • (3) Doppelt basischer saurer Polyester wie etwa Polybutylensuccinat, Polyethylensuccinat und Polybutylenadipat.
  • Unter diesen sind Polymilchsäure, ein Copolymer von Milchsäure mit der oben erwähnten Hydroxycarboxylsäure abgesehen von der Milchsäure, Polycaprolacton und ein Copolymer zumindest einer Art der oben erwähnten Hydroxylcarboxylsäure mit Caprolacton bevozugt, und Polymilchsäure ist besonders bevorzugt. Diese biologisch abbaubaren Harze können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr Typen davon verwendet werden. Es wird angemerkt, dass die oben erwähnte Milchsäure L-Milchsäure und D-Milchsäure enthält, und diese Milchsäuren einzeln oder in Kombination verwendet werden können.
  • Die Form und Größe der thermoplastischen Harzfaser ist nicht besonders eingeschränkt. Die Faserlänge der thermoplastischen Harzfaser ist bevorzugt 10 mm oder länger. Die Länge kann zu einer höheren Festigkeit (einschließlich Biegefestigkeit, Biegeelastizitätsmodul und dergleichen, nachfolgend wie oben) zum resultierendem Faserverbundmaterial führen. Diese Faserlänge liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 150 mm, ferner bevorzugt von 20 bis 100 mm und besonders von 30 bis 80 mm.
  • Der Faserdurchmesser der oben erwähnten thermoplastischen Harzfaser liegt bevorzugt im Bereich von 0,001 bis 1,5 mm, besonders bevorzugt von 0,005 bis 0,7 mm, weiter bevorzugt von 0,008 bis 0,5 mm und besonders von 0,01 bis 0,3 mm. Wenn der Faserdurchmesser innerhalb des obigen Bereichs liegt, bricht die thermoplastische Harzfaser nicht, weswegen sich die Verstärkungsfaser in hoher Verteilung verfitzen lässt. Darüber hinaus ist ein solcher Durchmesser besonders geeignet, wenn die Verstärkungsfaser eine Pflanzenfaser ist.
  • Eine Proportion der Verstärkungsfaser und der thermoplastischen Harzfaser, welche die Matte darstellen, ist nicht besonders beschränkt, und der Anteil der Verstärkungsfaser liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 95 Volumenprozent, besonders bevorzugt von 20 bis 90 Volumenprozent und weiter bevorzugt von 30 bis 80 Volumenprozent, basierend auf 100 Volumenprozent der Verstärkungsfaser und der thermoplastischen Harzfaser. Der Bereich erleichtert es damit, sowohl eine exzellente Gewichtsleichtigkeit und hohe Festigkeit des vorliegenden Verfahrens zu erlangen.
  • Insbesondere in dem Fall, wo die Verstärkungsfaser eine Pflanzenfaser ist, liegt der Anteil der Pflanzenfaser bevorzugt im Bereich von 10 bis 95 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von 20 bis 90 Gewichtsprozent und weiter bevorzugt von 30 bis 80 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsprozent der Pflanzenfaser und der thermoplastischen Harzfaser.
  • Die Matte kann ein Additiv wie etwa ein Antioxidationsmittel, einen Plastifizierer, ein Antistatikum, einen Flammverzögerer, einen Mikrobenhemmstoff, ein Konservierungsmittel und einen Farbstoff, zusätzlich zu der Verstärkungsfaser und thermoplastischen Harzfaser, enthalten. Das Additiv kann auch in der thermoplastischen Harzfaser enthalten sein.
  • Die oben erwähnte „thermisch dehnbare Kapsel" ist ein Produkt, das eine Hüllwand (Kapsel) hat, die aus einem thermoplastischen Harz besteht, die ihr Volumen durch Wärme dehnt. Der Aufbau der thermisch dehnbaren Kapsel außer der Hüllwand ist nicht besonders beschränkt. Die thermisch dehnbare Kapsel enthält allgemein ein Expansionsmittel (dehnbare Komponente), die in der Hüllwand enthalten ist. Und wenn die thermisch dehnbare Kapsel erhitzt wird, initiiert die thermisch dehnbare Kapsel eine Expansion des Expansionsmittels bei einer bestimmten Temperatur, so dass die Hüllwand noch weicher wird, was zu einer Volumenvergrößerung der gesamten Kapsel führt.
  • Nach der Dehnung kann die thermisch dehnbare Kapsel aufbrechen so dass sich die Hüllwand zu einer unendlichen Form umwandelt, oder es kann die Kapselform der Hüllwand bleiben, ohne aufzubrechen. Wenn ferner die thermisch dehnbare Kapsel ein Expansionsmittel enthält, kann das Expansionsmittel zur Außenseite der Hüllwand freigegeben werden oder kann nach der Expansion teilweise oder insgesamt innerhalb der Hüllwand verbleiben.
  • Die Typen des thermoplastischen Harzes, welche die Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel darstellen, sind nicht besonders beschränkt, und sie können gleich oder unterschiedlich von einem thermoplastischen Harz sein, das die oben erwähnte thermoplastische Harzfaser darstellt. Die oben erwähnten Harze können als das thermoplastische Harz verwendet werden, das die obige thermoplastische Harzfaser darstellt. Zusätzlich hierzu kann ein Copolymer und ein Homopolymer verwendet werden, das eine strukturelle Einheit hat, die von einer ungesättigten Nitril- Verbindung herrührt (nachfolgend einfach als „Acrylonitril-basiertes Harz" bezeichnet). Beispiele der ungesättigten Nitril-Verbindung enthalten Acrylonitril, Methacylonitril und dergleichen. Eine andere strukturelle Einheit als die Einheit, die von der ungesättigten Nitril-Verbindung abgeleitet ist, die das Acrylonitril-basierte Harz darstellt, ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele der Verbindung, welche zu der Einheit führen, beinhalten eine ungesättigte Säure wie etwa Acrylsäure, einen Ester einer Acrylsäure, einen Ester einer Methacrylsäure, eine aromatische Vinylverbindung, eine aliphatische Vinylverbindung, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, ein quervernetzbares Monomer und dergleichen. Diese Verbindungen können einzeln oder in Kombination mit zwei oder mehr Typen davon verwendet werden. Das thermoplastische Harz, das die Hüllwand der oben erwähnten thermisch dehnbaren Kapsel darstellt, enthält eine Vinylidenchloridacrylonitrilcopolymer.
  • Das oben erwähnte Expansionsmittel ist eine Komponente, deren Volumen bei Erhitzung expandiert. Das Expansionsmittel enthält einen Kohlenwasserstoff mit niedrigen Siedepunkt (im Bereich von 50°C bis angenähert 150°C). Ein Beispiel davon enthält einen aliphatischen Kohlenwasserstoff wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, n-Hexan, Isohexan und n-Octan, einen alizyklischen Kohlenwasserstoff wie etwa Zyklopentan, Zyklohexan und Methylzyklohexan, und einen halogenierten Kohlenwasserstoff wie etwa einen chlorinierten Kohlenwasserstoff, enthaltend Methylchlorid, Ethylchlorid und andere, sowie einen fluorinierten Kohlenwasserstoff, enthalten 1,1,1,2-Tetrafluorethan, 1,1-Difluorethan und andere. Unter diesen Expansionsmitteln ist ein aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einer Kohlenstoffzahl von 4 bis 10 besonders bevorzugt. Der Anteil des Expansionsmittels in der thermisch dehnbaren Kapsel ist nicht besonders beschränkt und kann im Bereich von 5 bis 60 Gewichtsprozent liegen, bevorzugt von 10 bis 50 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt von 20 bis 30 Gewichtsprozent relativ zur Gesamtmenge der thermisch dehnbaren Kapsel.
  • Die Form und Größe der thermisch dehnbaren Kapsel ist nicht besonders beschränkt. Die Form der thermisch dehnbaren Kapsel ist allgemein kugelförmig. Der durchschnittliche Partikeldurchmesser davon liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 100 μm, und besonders bevorzugt von 10 bis 70 μm. Wenn der durchschnittliche Partikeldurchmesser innerhalb des oben erwähnten Bereichs liegt, kann die anzuwendende Menge der thermisch dehnbaren Kapsel so gesteuert werden, dass sie sich ausreichend in der Matte verteilt, was zu einer effizienteren Gewichtsersparnis führt. Dementsprechend ist das resultierende Faserverbundmaterial im leichten Gewicht und in der Steifigkeit exzellent. Es wird angemerkt, dass der oben erwähnte durchschnittliche Partikeldurchmesser der D50-Wert in der Partikelgrößenverteilung ist, welcher durch ein Messverfahren der Partikelgrößenverteilung erhalten wird.
  • Zusätzlich ist das Expansionsverhältnis der thermisch dehnbaren Kapsel (Volumen nach Dehnung/Volumen vor Dehnung) nicht besonders beschränkt und kann das 1,2- bis 5-fache des Volumens vor der Dehnung sein.
  • Die Erweichungstemperatur der Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel (der Expansionsanfangstemperatur) ist nicht besonders beschränkt und kann in Abhängigkeit von den Arten des die Hüllwand darstellenden thermoplastischen Harzes ausgewählt werden. Die Erweichungstemperatur der Hüllwand kann gleich oder unterschiedlich von der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Harzes sein, das die thermoplastische Harzfaser in der Matte darstellt. Die Höhe der Erweichungstemperatur kann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Sequenz des Prozesses in dem vorliegenden Verfahren ausgebildet werden. Wenn zum Beispiel ein Schmelzprozess zum Schmelzen der thermoplastischen Harzfaser erst ausgeführt wird, und ein Expansionsprozess zum Expandieren der thermisch dehnbaren Kapsel danach ausgeführt wird (nachfolgend als „Ausführung (1)" bezeichnet), wird die Erweichungstemperatur des die thermoplastische Harzfaser darstellenden Harzes bevorzugt niedriger ausgewählt als die Erweichungstemperatur des die Hüllwand darstellenden thermoplastischen Harzes. Wenn andererseits der Schmelzprozess zum Schmelzen der thermoplastischen Harzfaser und der Expansionsprozess zum Expandieren der thermisch dehnbaren Kapsel gleichzeitig ausgeführt werden (nachfolgend als „Ausführung (2)" bezeichnet), kann die Erweichungstemperatur des die thermoplastische Harzfaser darstellenden thermoplastischen Harzes so ausgewählt werden, dass sie die gleiche ist wie die Erweichungstemperatur des die Hüllwand darstellenden thermoplastischen Harzes.
  • Im Falle der Ausführung (1), das ist, wenn der Schmelzprozess und der Expansionsprozess in dieser Reihenfolge ausgeführt werden, die Erweichungstemperatur der Hüllwand (Erweichungsanfangstemperatur, Erweichungstemperatur des zweiten thermoplastischen Harzes) bevorzugt gleich oder höher als die Erweichungstemperatur der thermoplastischen Harzfaser (Erweichungstemperatur des ersten thermoplastischen Harzes) um eine Temperatur im Bereich von 0°C bis +60°C. Sie ist noch bevorzugter höher um eine Temperatur, die von +10°C bis +40°C reicht. Insbesondere wenn das erste thermoplastische Harz, das die thermoplastische Harzfaser darstellt, ein Propylen-basierendes Polymer ist, wie etwa Polypropylen und ein Ethylenpropylencopolymer, liegt die Erweichungstemperatur des ersten thermoplastischen Harzes im Bereich von 140°C bis 170°C. Und die Erweichungstemperatur des zweiten thermoplastischen Harzes (Expansionsanfangstemperatur der thermisch dehnbaren Kapsel) liegt in diesem Fall bevorzugt im Bereich von 110°C bis 230°C, und besonders bevorzugt von 140°C bis 210°C, während die oben erwähnte Temperaturdifferenz beibehalten wird. Zusätzlich liegt die maximale Expansionstemperatur bevorzugt im Bereich von 140° bis 235°C, und besonders bevorzugt von 170°C bis 210°C.
  • Andererseits wird, im Falle der Ausführung (2), das ist, wenn der Schmelzprozess und der Expansionsprozess gleichzeitig ausgeführt werden, die Erweichungstemperatur der Hüllwand (Expansionsanfangstemperatur, Erweichungstemperatur des zweiten thermoplastischen Harzes) bevorzugt so ausgewählt, dass sie in einem Bereich von –30°C bis +60°C basierend auf der Erweichungstemperatur der thermoplastischen Harzfaser (Erweichungstemperatur des ersten thermoplastischen Harzes) liegt. Noch bevorzugter ist eine Temperatur im Bereich von –10°C bis +40°C basierend auf der Erweichungstemperatur der thermoplastischen Harzfaser.
  • Die oben erwähnte Erweichungstemperatur wird gemäß JIS K7206 „Testverfahren von Vicat-Erweichungstemperatur für thermoplastisches Harz" bestimmt.
  • Im vorliegenden Verfahren erlaubt die Verwendung der thermisch dehnbaren Kapsel gleichzeitig eine Gewichtsersparnis und Verbesserung der Festigkeit zu erzielen. Der Grund hierfür ist nicht klar, lässt sich aber wie folgt verstehen. Die thermisch dehnbare Kapsel wird in einer Lücke angeordnet, die von den Verstärkungsfasern der Matte gemäß dem Verteilungsprozess gebildet wird. Und wenn die Kapsel in dem Expansionsprozess erhitzt wird, um das verkapselte Expansionsmittel zu expandieren und die Hüllwand weich zu machen, führt dies zur Expansion in die oben erwähnte Lücke. Die gedehnte Hüllwand wird zu der die Lücke bildenden Verstärkungsfaser gepresst. Wenn die Heiztemperatur erhöht wird, um das die Hüllwand darstellende thermoplastische Harz zu schmelzen, werden die Verstärkungsfasern in einem weiten Bereich von der Innenseite der Lücke her miteinander verklebt. Das heißt, die thermisch dehnbare Kapsel kann eine Mehrzahl der Verstärkungsfasern miteinander in einer ebenen Form durch die Hüllwand auf einmal verkleben, wohingegen das Schmelzen der thermoplastischen Harzfaser der Verklebung am Verfitzungspunkt der Verstärkungsfaser bewirkt. Es wird dementsprechend angenommen, dass eine geringere Menge des thermoplastischen Harzes effizient dazu genutzt werden kann, die Verstärkungsfaser zu verkleben, und ein Klebungsbetrag der Verstärkungsfaser miteinander wird erhöht, um die Festigkeit zu verbessern, wohingegen die Menge des thermoplastischen Harzes, das zur Verklebung der Verstärkungsfaser beiträgt, reduziert wird.
  • In dem Zuführprozess wird die thermisch dehnbare Kapsel entweder auf die Vorder- oder die Rückseite der Matte aufgebracht. Das Zuführverfahren ist nicht beschränkt, solange die thermisch dehnbare Kapsel auf die Oberfläche der Matte aufgebracht werden kann. Beispiele davon enthalten: Verfahren (1), worin die thermisch dehnbare Kapsel auf eine Oberfläche der Matte gefördert werden kann, während die thermisch dehnbare Kapsel und die Zuführoberfläche der Matte durch ein elektrostatisches Beschichtungsverfahren in unterschiedlicher Polarität geladen werden, Verfahren (2), worin die thermisch dehnbare Kapsel von oben auf die Zuführoberfläche der darunter angeordneten Matte fällt, Verfahren (3), worin die thermisch dehnbare Kapsel mit einer Luftströmung mitgetragen wird, damit sie an der Zuführoberfläche der Matte angebracht wird, und Verfahren (4), das ein anderes Verfahren ist. Die Verfahren (1) bis (4) können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
  • Unter diesen Verfahren sind die obigen Verfahren (1) und (2) bevorzugt. Das Verfahren (1) ist besonders bevorzugt, weil ein Zuführverlust reduziert werden kann. Wenn die Pflanzenfaser als die Verstärkungsfaser für die Matte verwendet wird, ist insbesondere das Verfahren (1) bevorzugt. Dies ist so, weil anders als bei der anorganischen Faser, die Pflanzenfaser einen Wassergehalt im Bereich von durchschnittlich 10% hat, wodurch sie leichter geladen werden kann und mit größerer Sicherheit an die thermisch dehnbare Kapsel angebracht werden kann.
  • In dem oben erwähnten Verfahren (1) kann die thermisch dehnbare Kapsel vor der elektrostatischen Beschichtung entweder mit positiver oder negativer Ladung geladen werden. In dem Fall, wo die Kapsel eine positive Ladung trägt, wird der Matte eine negative Ladung gegeben. Es ist bevorzugt, dass die thermisch dehnbare Kapsel, die mit Gleichspannung geladen ist, zur Zuführoberflache der geerdeten Matte abgegeben wird, zur Anbringung durch die elektrostatische Anziehungskraft.
  • Eine Konfiguration einer elektrostatischen Beschichtungsmaschine für die elektrostatische Beschichtung ist nicht besonders beschränkt, und ein Beispiel davon enthält ein Gerät, das mit einem Lademittel versehen ist, um die thermisch dehnbare Kapsel zu laden, und einem Entlademittel, um die auf die Matte geladene thermisch dehnbare Kapsel zu entladen, ein Gerät, das mit einem Entlademittel versehen ist, um die thermisch dehnbare Kapsel, die nicht geladen ist, zu entladen und das Lademittel, das außerhalb des oben erwähnten Entlademittels aufgebaut ist, um die thermisch dehnbare Kapsel zu laden. Unter diesem Gerät kann nur eine oder können beide in Kombination verwendet werden. Beispiele der oben erwähnten Lademittel beinhalten eine Corona-Ladevorrichtung, eine Friktions-Ladevorrichtung und dergleichen. Diese Vorrichtungen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr davon verwendet werden.
  • Wenn die thermisch dehnbare Kapsel aufgebracht wird, werden deren Endladebetrag, eine Luftströmungsrate auf die Matte, eine Zeit zum Beschichten und andere geeignet eingestellt. Die Luftströmungsrate bei der elektrostatischen Beschichtung liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 m3/Stunde, und besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 6 m3/Stunde. Die Luftströmungsrate in dem oben erwähnten Bereich erlaubt, dass die oben erwähnte thermisch dehnbare Kapsel auf der Matte effizient zurückgehalten wird, während deren Verlust reduziert wird, was in einer ausgezeichneten Leichtigkeit und Steifigkeit des Faserverbundmaterials resultiert.
  • Beispiele des Verfahrens (2) enthalten ein Zuführverfahren, das eine sogenannte Sinterungsmaschine verwendet, und dergleichen. Die Sinterungsmaschine ist eine Maschine mit einem Mechanismus, in dem, wenn die thermisch dehnbare Kapsel von der Oberseite einer Walze auf die Fläche fällt, die durch Roulettebearbeitung oder dergleichen geprägt ist, die thermisch dehnbare Kapsel von dem konkaven Abschnitt der oben erwähnten Walzenoberfläche gefangen wird und herunter fällt, indem der konkave Abschnitt nach unten ausgerichtet wird, wenn sich die Walze dreht. Bei dieser Sinterungsmaschine wird die Zuführmenge durch die Größe und Menge des konkaven Abschnitts eingestellt.
  • Eine Zuführmenge der thermisch dehnbaren Kapsel in dem Zuführprozess ist nicht besonders beschränkt, und wird entsprechend dem Objekt geeignet ausgewählt. Die Zuführmenge liegt allgemein im Bereich von 1 bis 15 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der Matte. Der Begriff der „Zuführmenge" bedeutet hierin eine Menge der thermisch dehnbaren Kapsel, die tatsächlich von der Matte zurückgehalten wird, nicht aber die Menge, die während der Zuführung verspritzt wird und die Menge, die durch die Matte hindurchgeht und nach unten fällt oder wiedergewonnen wird. Die Zuführmenge liegt bevorzugt im Bereich von 3 bis 12 Gewichtsteilen, und besonders bevorzugt von 5 bis 10 Gewichtsteilen.
  • Die oben erwähnte eine Oberfläche (nachfolgend als „erste Oberfläche" bezeichnet) der Matte, der die thermisch dehnbare Kapsel zuzuführen ist, ist allgemein eine Oberseite, vorausgesetzt, dass die Dickenrichtung der Matte oben und unten angeordnet ist. Das heißt, die thermisch dehnbare Kapsel wird bevorzugt auf die Oberseite der Matte gefördert. Unabhängig vom angewendeten Verfahren, macht dies die Zuführung der thermisch dehnbaren Kapsel einfach und verhindert ferner, dass die thermisch dehnbare Kapsel nach der Zuführung verspritzt, so dass der Verlust der thermisch dehnbaren Kapsel gesenkt werden kann.
  • Der oben erwähnte „Verteilungsprozess" ist ein Prozess, in dem die Matte von der anderen Oberfläche her (nachfolgend als „zweite Oberfläche" bezeichnet) der Matte her einer Vibration ausgesetzt wird, während die erste Oberflächenseite der Matte gepresst wird, um die der ersten Oberflächenseitenseite der Matte zugeführte thermisch dehnbare Kapsel zur zweiten Seite der Matte hin zu verteilen. Zum Beispiel ist dieser Prozess einer der Verteilung der thermisch dehnbaren Kapsel zur Unterseite der Matte hin, wenn die Dickenrichtung der Matte oben und unten angeordnet ist und die thermisch dehnbare Kapsel auf die Oberseite der Matte gefördert wird.
  • Das oben erwähnte Pressen und Vibrieren kann gleichzeitig durch eine Vibrationswalze und andere erfolgen. Da die erste Oberflächenseite der Matte gepresst wird und die zweite Oberflächenseite der Matte der Vibration ausgesetzt wird, wie oben beschrieben, kann eine effiziente Verteilung durchgeführt werden.
  • Das oben erwähnte „Pressen" bedeutet das Pressen der oben erwähnten ersten Oberflächenseite der Matte. Das Pressen der Matte von der ersten Oberflächenseite her erlaubt, dass die auf die erste Oberflächenseite der Matte geförderte thermisch dehnbare Kapsel auf die Innenseite der Matte geschoben wird, und verhindert wird, dass die thermisch dehnbare Kapsel schlecht verteilt wird, weil durch die Vibration die Bewegung der thermisch dehnbaren Kapsel jener der Matte ähnlich ist.
  • Das Verfahren zum Pressen (Pressverfahren) ist nicht besonders beschränkt, solange der oben erwähnte Effekt erzielt werden kann. Beispiele des Pressverfahrens enthalten ein Verfahren zum Pressen mit einer Walze, ein Verfahren zum Pressen durch Anordnung eines ebenen Stößels auf der ersten Oberflächenseite, und andere Verfahren. Unter diesen Verfahren ist die Verwendung einer Walze bevorzugt. Die Walze kann im Verlauf der Produktionsstrecke verwendet werden und ist aus Perspektive des Produktionsprozesses besonders bevorzugt. Wenn darüber hinaus die Walze verwendet wird, ist daran zu denken, dass die Matte in die Walze hineingezogen wird, sodass sie allmählich gepresst wird, wodurch es erleichtert wird, den Effekt des Hineinziehens der thermisch dehnbaren Kapsel in die Matte hinein zu erreichen, wie oben beschrieben.
  • Wenn die oben erwähnte Walze verwendet wird, kann die erste Oberfläche der Walze mit einer umlaufenden Walze gepresst werden, um die Matte in der Bewegungsrichtung des Förderers voranzubewegen, während sich die Matte mit dem Förderer bewegt. Die Pressbedingungen mit der Walze ist nicht besonders eingeschränkt. Das Pressen wird bevorzugt derart ausgeführt, dass die Dicke der Matte direkt unterhalb der Walze 5% bis 80% der Gesamtdicke der Matte wird. Ein bevorzugter Bereich ist 10% bis 70%, und noch bevorzugter 20% bis 50% basierend auf der Gesamtdicke der Matte. Wenn die Walze gemäß dem oben erwähnten Bereich verwendet wird, sind der Effekt des Drückens der thermisch dehnbaren Kapsel in die Innenseite der Matte und der Effekt des Verhinderns, dass die Matte und die thermisch dehnbare Kapsel gemeinsam vibrieren, besonders hoch. Darüber hinaus kann die oben erwähnte Walze gleichzeitig Förderfunktion zum Fördern der Matte erfüllen.
  • Wenn ferner die Walze verwendet wird, ist die Anzahl und Größe der verwendeten Walzen nicht besonders beschränkt. Das heißt, es kann nur eine einzige Walze verwendet werden oder es können zwei oder mehr verwendet werden. Im Falle der Verwendung von zwei oder mehr Walzen kann jede Walze die gleiche Größe haben, oder es können Walzen mit unterschiedlicher Größe in Kombination verwendet werden. Bevorzugte Walze ist eine solche mit einem Durchmesser von zumindest 1 cm oder mehr (allgemein 20 cm oder weniger). Dies ist so, weil die Funktion zum drücken der thermisch dehnbaren Kapsel in die Matte sehr effizient erreicht werden kann, wenn der Durchmesser der Walze 1 cm oder mehr beträgt.
  • Das oben erwähnte „Vibrieren" wird von der zweiten Oberfläche der Matte her ausgeführt. Die Bedingungen zum Vibrieren sind nicht besonders beschränkt, und die Amplitude zum Vibrieren kann im Bereich von 0,1 bis 20 mm liegen, bevorzugt von 0,1 bis 10 mm, besonders bevorzugt von 0,1 bis 6 mm, weiter bevorzugt von 0,1 bis 4 mm und besonders von 0,5 bis 2 mm. Die Amplituden des oben erwähnten Bereichs erleichtern besonders den Effekt, die thermisch dehnbare Kapsel zu verteilen. Der Vibrationswinkel beim Vibrieren (Winkel θ in 8) ist nicht besonders beschränkt, und liegt bevorzugt im Bereich vom 30 bis 90°, besonders bevorzugt von 40 bis 90° und insbesondere von 45 bis 90° relativ zur Bewegungsrichtung (A) der Matte (siehe 8). Es wird angemerkt, dass die obigen 90° den Winkel senkrecht zur Matte bedeuten.
  • Eine Schwingungszahl (Frequenz) als weitere Bedingung zum Vibrieren ist nicht besonders beschränkt und beträgt bevorzugt 500 vpm (8,3 Hz) oder mehr, bevorzugt 1000 vpm (16,7 Hz) oder mehr, weiter bevorzugt 2000 vpm (33,3 Hz) oder mehr, weiter bevorzugt 3000 vpm (50 Hz) oder mehr, und insbesondere 3500 vpm (58,3 Hz) oder mehr. Die Schwingungszahl beträgt allgemein 60000 vpm (1000 Hz) oder weniger. Der bevorzugte Bereich kann einen überragenden Verteilungseffekt erzielen, für den Fall, dass die Schwingungszahl kleiner als jeder Wert gesetzt wird. Wenn jedoch die Vibration die oben genannte Obergrenze überschreitet, nimmt die Verteilbarkeit allmählich ab.
  • Die maximale Beschleunigung während der Vibration ist nicht besonders beschränkt, beträgt aber bevorzugt 3G oder mehr, besonders bevorzugt im Bereich von 5G bis 20G, weiter bevorzugt von 7G bis 15G. Diese maximale Beschleunigung ist allgemein bis zu 20G.
  • Die Vibration für die Matte wird bevorzugt gegen die der gepressten entgegengesetzten Seite ausgeübt. Dies erleichtert es, den Effekt des oben beschriebenen Pressens zu erreichen. Wenn dementsprechend das Pressen mit der Walze ausgeführt wird, wird die Vibration bevorzugt auf die zweite Oberflächenseite des gepressten Abschnitts der gepressten Matte ausgeübt. Das Vorhandensein oder das Fehlen der Vibration ist für andere Abschnitte nicht untersucht worden.
  • Ferner ist ein Mittel zum Ausüben von Vibration nicht besonders eingeschränkt, und es können verschiedene Geräte verwendet werden. Das heißt, es kann ein Gerät allein zum Vibrieren akzeptable sein, aber es können auch ein Förderer zum fördern der Komponente und anderes verwendet werden. Der Förderer kann ein elektrischer Förderer oder ein elektromagnetischer Förderer sein, und diese können in Kombination verwendet werden.
  • Der oben erwähnte „Schmelzprozess" ist ein Prozess zum Schmelzen der die thermoplastische Matte darstellenden Harzfaser. Der oben erwähnte „Expansionsprozess" ist ein Prozess zum Erhitzen und Expandieren der von der Matte verteilten thermisch dehnbaren Kapsel.
  • Diese zwei Prozesse können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Das heißt, (1) der Schmelzprozess wird zuerst ausgeführt und dann wird der Expansionsprozess ausgeführt, (2) sowohl der Schmelzprozess als auch der Expansionsprozess werden gleichzeitig ausgeführt, und (3) der Expansionsprozess wird zuerst ausgeführt und dann wird der Schmelzprozess ausgeführt. Unter diesen sind die Verfahren (1) und (2) bevorzugt.
  • Wenn das Verfahren (1) angewendet wird und der Schmelzpunkt des ersten thermoplastischen Harzes, das die thermoplastische Harzfaser darstellt, niedriger ist als der Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes, der die Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel darstellt, wird die Matte auf eine höhere Temperatur erhitzt als der Schmelzpunkt des ersten thermoplastischen Harzes, aber den Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes nicht überschreitet, während die Matte gepresst wird, um die Expansion der thermisch dehnbaren Kapsel in dem Schmelzprozess zu unterdrücken, um den Erhalt eines geformten Produkts (Matte, Tafel und andere) zu ermöglichen, das durch Verkleben der Verstärkungsfaser mit dem ersten thermoplastischen Harz gebildet wird, während die thermisch dehnbare Kapsel ohne Expansion in der Matte bleibt. Das heißt, dass man den Formkörper erhalten kann, der die thermisch dehnbare Kapsel aufweist, die in der Lücke der Verstärkungsfasern verteilt ist, die mit dem ersten thermoplastischen Harz verklebt sind (nachfolgend als „Formkörper vor Expansion" bezeichnet). Der Formkörper vor Expansion hat ein kleineres Volumen als der Formkörper nach Expansion im expandierten Zustand, so dass die Transportkosten, die Aufbewahrungskosten und dergleichen reduziert werden können. Wenn ferner der Formkörper vor Expansion anschließend dem Expansionsprozess zugeführt wird, können die Dicke und Dichte leichter gesteuert werden als beim Verfahren (2).
  • Der Schmelzprozess ist ein Prozess, in dem das erste thermoplastische Harz, das die thermoplastische Harzfaser darstellt, geschmolzen werden kann, und umfasst allgemein das Erhitzen. Der Schmelzprozess umfasst, zusätzlich zum Erhitzen, das Pressen. Das Pressen erlaubt eine weitere Verbesserung der Verbindungseigenschaft des ersten thermoplastischen Harzes mit der Verstärkungsfaser sowie auch die Steuerung der Dicke des Faserverbundmaterials, das ohne Einschränkung erhalten wird. Wenn der Schmelzprozess zuerst ausgeführt wird und dann der Expansionsprozess ausgeführt wird, wie im Verfahren (1), kann die Expansion der thermisch dehnbaren Kapsel noch sicherer verhindert werden. Die Heiztemperatur wird auf eine Temperatur ausgewählt (zumindest gleich oder oberhalb des Schmelzpunkts des ersten thermoplastischen Harzes) in Abhängigkeit von den Arten des ersten thermoplastischen Harzes. Ferner kann im Falle des Pressens entweder das Erhitzen oder Pressen zuerst ausgeführt werden, oder beide können gleichzeitig ausgeführt werden. Der Druck beim Pressen kann zum Beispiel im Bereich von 1 bis 10 MPa sein und beträgt bevorzugt von 1 bis 5 MPa.
  • Der Expansionsprozess ist ein Prozess, in dem die thermisch dehnbare Kapsel gedehnt werden kann, und die Heizbedingungen und die anderen sind nicht besonders eingeschränkt.
  • Im Expansionsprozess kann das Formen des Faserverbundmaterials auch gleichzeitig ausgeführt werden. Das heißt, die Dicke und Form können gesteuert werden. Zum Beispiel kann, nachdem der Formkörper vor Expansion im Expansionsprozess ausreichend gedehnt worden ist, der Formkörper nach Expansion gepresst werden, um das Faserverbundmaterial auf eine gewünschte Dicke zusammenzudrücken (das heißt, versehen mit einem Formprozess). Wenn die Temperatur des thermoplastischen Harzes verringert wird, während das Wölben mittels einer Form geeignet unterbunden wird, um zum Expandieren der Kapsel im Expansionsprozess zu ermöglichen, den Zwischenraum auf einer gewünschten Dicke halten zu können, kann das Faserverbundmaterial mit einer gewünschten Dicke erhalten werden. Ferner erlaubt es eine Form, die für eine gewünschte bucklige Form sorgt, das Faserverbundmaterial mit der buckligen Form zu erhalten.
  • Nachfolgend werden der Schmelzprozess, der Expansionsprozess und der Formungsprozess des vorliegenden Verfahrens in der Sequenz des Prozesses anhand der 1 bis 3 beschrieben.
  • 1 stellt schematisch den Schmelzprozess, Expansionsprozess und Formungsprozess dar, wenn der Prozess als separater Prozess ausgeführt wird, unter Verwendung separater Geräte für jeden Prozess. In dem Schmelzprozess wird eine Heißpressmaschine als Schmelzmittel 61 verwendet, um die thermoplastische Harzfaser zu schmelzen, ohne die thermisch dehnbare Kapsel zu expandieren, während die Matte 10b gepresst wird, welche die thermisch dehnbare Kapsel verteilt enthält. Entsprechend diesem Schmelzprozess erhält man ein Faserverbundmaterial (Faserverbundmaterial vor der Expansion), worin die Verstärkungsfasern mit einem thermoplastischen Harz verklebt sind, das von der thermoplastischen Harzfaser kommt, während es die verteilte thermisch dehnbare Kapsel, die nicht expandiert ist, enthält. Danach wird ein Heizraum wie etwa ein Ofen als Expansionsmittel 62 verwendet, um die thermisch dehnbare Kapsel zu expandieren und ein Faserverbundmaterial nach Expansion 10c zu erhalten, worin die Verstärkungsfaser durch sowohl von dem thermoplastischen Harz, das von der thermoplastischen Harzfaser herkommt, als auch das thermoplastische Harz, das von der die thermisch dehnbare Kapsel darstellenden Hüllwand kommt, verbunden ist. Anschließend wird eine Kaltpressmaschine als Formungsmittel 63 verwendet, zur Formung bei einer Temperatur, bei der die Plastizität des thermoplastischen Harzes nicht verloren geht, um den Formkörper erhalten zu können, der das Faserverbundmaterial darstellt. Wenn darüber hinaus Wärme abgeführt wird, damit die Plastizität nach dem Expansionsprozess verloren geht, kann ein Wiederaufheizen durchgeführt werden, um die Form vorzusehen.
  • 2 stellt schematisch einen Produktionsfall dar, worin der Schmelzprozess und der Expansionsprozess von dem Schmelzprozess, Expansionsprozess und Formungsprozess, mittels des gleichen Geräts in dem gleichen Prozess (kontinuierlichen Prozess), ausgeführt werden. In dem Schmelzprozess wird die Heißpressmaschine als Schmelzmittel 61 verwendet, um die thermoplastische Harzfaser zu schmelzen, ohne die thermisch dehnbare Kapsel zu expandieren, während auf die Matte 10b Druck ausgeübt wird, welche die thermisch dehnbare Kapsel verteilt enthält. Danach wird die Heißpressmaschine, die in dem Schmelzprozess 61 verwendet wird, so wie sie ist als Expansionsmittel 62 verwendet, und macht die Kernrückbewegung, um einen gewünschten Abstand zwischen den Formwerkzeugen zu bilden, wobei die thermisch dehnbare Kapsel expandiert, um das Faserverbundmaterial nach Expansion 10c zu bekommen, worin die Verstärkungsfaser sowohl durch das thermoplastische Harz, das von der thermoplastischen Harzfaser kommt, als auch durch das thermoplastische Harz, das von der die thermisch dehnbare Kapsel darstellenden Hüllwand kommt, verbunden wird. Anschließend wird eine Kaltpressmaschine als Formungsmittel 63 verwendet, um bei einer Temperatur zu formen, bei der die Plastizität des thermoplastischen Harzes nicht verloren geht, wobei sich der aus dem Faserverbundmaterial bestehende Formkörper gewinnen lässt. Wenn darüber hinaus Wärme abgeführt wird, damit die Plastizität nach dem Expansionsprozess verloren geht, kann ein Wiederaufheizen durchgeführt werden, um die Form vorzusehen.
  • 3 stellt schematisch den Produktionsfall dar, worin der Expansionsprozess und der Formungsprozess unter dem Schmelzprozess, Expansionsprozess und Formungsprozess mittels des gleichen Geräts in dem gleichen Prozess (kontinuierlichen Prozess) ausgeführt werden. In dem Schmelzprozess wird die Heißpressmaschine als Schmelzmittel 61 verwendet, um die thermoplastische Harzfaser zu schmelzen, ohne die thermisch dehnbare Kapsel zu expandieren, während auf die Matte 10b der Druck ausgeübt wird, welche die thermisch dehnbare Kapsel verteilt enthält. Danach wird die Matte 10b mit der verteilten thermisch dehnbaren Kapsel auf einen Bereich erhitzt, mit dem sich nach Bedarf eine geeignete Plastizität erreichen lässt (nicht Expandieren der thermisch dehnbaren Kapsel), und wird in die Heißpressmaschine eingespritzt, die mit einem Formwerkzeug als Expansionsmittel 62 ausgestattet ist, zur Erwärmung, während der gewünschte Abstand zwischen dem Formwerkzeugen beibehalten wird, wobei die thermisch dehnbare Kapsel expandiert. Anschließend folgt ein Pressen, um die Formung des aus dem Faserverbundmaterial bestehenden Formkörpers zu ermöglichen.
  • Es wird angemerkt, dass, während in dem Schmelzprozess in den 1 bis 3 Druck ausgeübt wird, um die thermoplastische Harzfaser zu schmelzen, ohne die thermisch dehnbare Kapsel zu expandieren, das Schmelzen der thermoplastischen Harzfaser und das Expandieren der thermisch dehnbaren Kapsel auch gleichzeitig ausgeführt werden können, ohne einen solchen Druck auszuüben.
  • Das vorliegende Verfahren kann, zusätzlich zu dem Zuführprozess, Verteilprozess, Schmelzprozess und Expansionsprozess, mit weiteren Prozessen versehen werden. Beispiele davon enthalten einen Wiedergewinnungsprozess zum Wiedergewinnen der thermisch dehnbaren Kapsel durch Ansaugen. Wenn der Ansaugprozess zum Wiedergewinnen vorgesehen ist, kann der Prozess durchgeführt werden in (1) einem Verfahren, das gleichzeitig mit dem Zuführprozess ausgeführt wird, (2) einem Verfahren, das gleichzeitig mit dem Verteilungsprozess ausgeführt wird, (3) einem Verfahren, das zwischen dem Zuführprozess und dem Verteilungsprozess ausgeführt wird, und (4) einem Verfahren, das nach dem Verteilungsprozess ausgeführt wird. Das heißt, der Ansaugprozess zum Wiedergewinnen kann durchgehend von (1) bis (4) oder nur in dem erforderlichen Prozess ausgeführt werden. Wenn der Ansaugprozess zum Wiedergewinnen vorgesehen ist, wird noch effizienter verhindert, dass die thermisch dehnbare Kapsel verloren geht, was eine effektive Nutzung der thermisch dehnbaren Kapsel ermöglicht.
  • 2. Durch das vorliegende Verfahren erhaltenes Faserverbundmaterial
  • Das in dem vorliegenden Verfahren erhaltene Faserverbundmaterial 10c umfasst die Verstärkungsfaser 11 und das an die Verstärkungsfasern 11 gebundene thermoplastische Harz 30 (siehe 6). Zusätzlich ist das Faserverbundmaterial 10c ein Faserverbundmaterial, erhalten durch: Zuführen der thermisch dehnbaren Kapsel 20 zu einer Vorderseite (nachfolgend als „erste Oberflächenseite" bezeichnet) d1 der Matte 10a, welche die Verstärkungsfaser 11 und die thermoplastische Harzfaser 12 enthält (Zuführprozess), Ausüben von Vibration auf die Rückseite (nachfolgend als „zweite Oberflächenseite" bezeichnet) d2 der Matte 10a, während die erste Oberflächenseite d1 gepresst wird, um die auf die erste Oberflächenseite d1 zugeführte thermisch dehnbare Kapsel 20 zur zweiten Oberflächenseite d2 der Matte 10a zu verteilen (Verteilungsprozess), Schmelzen der thermoplastischen Harzfaser 12, welche die Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel darstellt, worin die thermisch dehnbare Kapsel verteilt ist (Schmelzprozess), und gefolgt durch Erhitzen zum Expandieren der thermisch dehnbaren Kapsel 20, die in der Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel verteilt ist (Expansionsprozess), wie in den 4 bis 6 gezeigt.
  • Das das Faserverbundmaterial 10c darstellende thermoplastische Harz 30 umfasst das erste thermoplastische Harz, das von der thermoplastischen Harzfaser 12 kommt, und das zweite thermoplastische Harz, das von der Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel 20 kommt. Das Anteilsverhältnis des ersten thermoplastischen Harzes und des zweiten thermoplastischen Harzes beträgt bevorzugt 30 bis 250 Gewichtsteile und 2 bis 30 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 50 bis 200 Gewichtsteile und 5 bis 25 Gewichtsteile, und weiter bevorzugt 80 bis 120 Gewichtsteile und 10 bis 20 Gewichtsteile, jeweils vorausgesetzt, dass die Verstärkungsfaser 100 Gewichtsteile hat. Wenn das obige Anteilsverhältnis vorliegt, erhält man ein Faserverbundmaterial, das in der Leichtgewichtigkeit und Steifigkeit exzellent ist, was ein Tiefziehformen in dem Gewichtsbereich von 1500 g/m2 oder weniger pro Flächeneinheit erlaubt.
  • Das Faserverbundmaterial kann eine Gewichtsersparnis um 10% bis 60% erreichen, im Vergleich zu einem Faserverbundmaterial, das nicht die thermisch dehnbare Kapsel verwendet, bei Betrachtung mit der gleichen Dicke. Zusätzlich ist die Steifigkeit, ausgewertet durch die maximale Biegebelastung und den Flexibilitätsmodul für das vorliegende Faserverbundmaterial, extrem gut im Vergleich zu einem Faserverbundmaterial, das die thermisch dehnbare Kapsel nicht verwendet, bei Betrachtung von dem gleichen Gewicht pro Flächeneinheit. Zum Beispiel wird in einem Bereich von Gewicht pro Flächeneinheit im Bereich von 700 bis 1500 g/m2 eine solche höhere Leistungsfähigkeit erreicht, dass die maximale Biegebelastung das 1,2- bis 2fache beträgt und das Flexibilitätsmodul das 1,1- bis 1,6fache beträgt. Die Verwendung des Faserverbundmaterials mit dem Gewicht pro Flächeneinheit im Bereich von 750 bis 1000 g/m2 ist in der später beschriebenen Anwendung bevorzugt.
  • Die Form, Größe, Dicke und andere des Faserverbundmaterials, das durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, sind nicht besonders eingeschränkt. Deren Anwendung ist ebenfalls nicht besonders eingeschränkt.
  • Das Herstellungsverfahren des Faserverbundmaterials der vorliegenden Erfindung wird weithin im Bereich eines Fahrzeugs angewendet, einschließlich einem Automobil, einem Schiff, einem Kraftfahrzeug, Architektur und anderem. Das Faserverbundmaterial kann als Innenmaterial, als Außenmaterial, als Strukturmaterial und anderes eines Automobils, eines Schienenfahrzeugs, eines Schiffs, eines Luftfahrzeugs und anderen verwendet werden. Unter diesen enthalten Beispiele von Automobilausstattungen ein Innenmaterial für ein Automobil, ein Instrumentenbrett für ein Automobil, ein Außenmaterial für ein Automobil und andere. Spezifische Beispiele sind ein Türbasismaterial, ein Verpackungsträger, eine Säulenverkleidung, eine Schalterbasis, eine Hutablage, ein Kernmaterial für eine Armstütze, eine Türverkleidung für ein Automobil, ein Plattenstrukturmaterial, eine Plattenversteifung, ein Dachmaterial, ein Konsolenkasten, ein Armaturenbrett für ein Automobil, verschiedene Instrumentenbretter, eine Deckverkleidung, ein Stoßfänger, ein Spoiler, eine Verkleidung und andere. Andere Beispiele sind ein Innenmaterial, ein Außenmaterial und ein Strukturmaterial einer Architekturstruktur, Möbel und andere. Das heißt, ein Türoberflächenmaterial, ein Türstrukturmaterial, ein Oberflächenmaterial und ein Strukturmaterial für verschiedene Möbel (Tisch, Stuhl, Regal, Kasten und andere), und andere sind enthalten. Zusätzlich können eine Verpackung, ein Behälter (Träger und andere), ein Schutzelement, ein Unterteilungselement und andere enthalten sein.
  • Beispiel
  • Die vorliegende Erfindung wird gemäß den folgenden Beispielen im einzelnen beschrieben.
  • 1. Herstellung des Faserverbundmaterials
  • Beispiel 1
  • (1) Herstellung einer aus thermoplastischer Faser und Verstärkungsfaser bestehenden Matte
  • Eine thermoplastische Faser und eine Pflanzenfaser (Kenaf-Faser) als die Verstärkungsfaser wurden verwendet, um eine Matte 10a, die aus der thermoplastischen Faser und der Verstärkungsfaser besteht, mit einer in 7 gezeigten Mattenherstellungsvorrichtung 40 herzustellen. Diese Mattenherstellungsvorrichtung 40 ist eine Vorrichtung, die zu einer einlagigen Matte 10a führt, indem eine Mischfaser der Pflanzenfaser und der thermoplastischen Faser, zwei Belüftungsvorrichtungen in einer ersten Belüftungsvorrichtung 412a und einer zweiten Belüftungsvorrichtung 412b unterzogen wird, um zwei Lagen aus einer ersten Schicht 101 und einer zweiten Schicht 102 herzustellen, und diese Schichten zu laminieren, und das Laminat hat Nadeln, um die zwei Lagen miteinander zu verfitzen. Ferner ist eine thermisch dehnbare Kapsel-Zufuhr- und Verteilungsvorrichtung 50 mit der Mattenherstellungsvorrichtung 40 am Hinterende verbunden, um eine thermisch dehnbare Kapsel der so erhaltenen Matte 10a zuzuführen und diese in der Matte 10a zu verteilen, wie in 7 gezeigt.
  • Eine Kenaf-Faser (mittlerer Durchmesser: 0,09 mm, mittlere Faserlänge: 65 mm) wurde als die Verstärkungsfaser 11 verwendet, und eine Polypropylenfaser (mittlerer Durchmesser: 0,02 mm, mittlere Faserlänge: 50 mm), hergestellt von Daiwabo Co., Ltd. wurde als die thermoplastische Harzfaser 12 verwendet. Diese Fasern wurden mit einem Gewichtsverhältnis von 50:50 als Mischfaser 13 vermischt, die in zwei Speichermitteln der Mattenherstellungsvorrichtung 40 gespeichert wurde. Die Mischfaser 13 wurde von den zwei Speichermitteln zu zwei Mischfaserzuführteilen gefördert (erstes Mischfaserzuführteil 411a und zweites Mischfaserzuführteil 411b), entsprechend. In dem Fall, wo die aufgespeicherte Mischfaser in massiver Form vorliegt, kann eine mit offener Faser verwendet werden. Danach wurde die Mischfaser 13 zwei Belüftungsvorrichtungen (erste Belüftungsvorrichtung 412a und zweite Belüftungsvorrichtung 412b) zugeführt, von wo die Mischfaser zur Bildung der ersten Schicht 101 und der zweiten Schicht 102 abgegeben wird. Anschließend wurden die erste Schicht 101 und die zweite Schicht 102 auf einer Oberfläche eines Förderers 413 laminiert, um eine laminierte Schicht 103 mit einer Dicke von 200 mm herzustellen. Dann wurde die laminierte Schicht 103 einer Verfitzung von der Oberseite der laminierten Schicht durch erste Verfitzungsmittel (Nadelungsbearbeitungsvorrichtung) 414a und Verfitzung von der Unterseite der laminierten Schicht durch zweite Verfitzungsmittel (Nadelungsbearbeitungsvorrichtung) 414b unterzogen, um die Matte 10a zu bekommen, die aus der thermoplastischen Harzfaser und der Verstärkungsfaser besteht, mit einer Dicke von etwa 20 mm und einem Gewicht pro Flächeneinheit von 700 g/m2.
  • (2) Zuführprozess
  • Die im obigen Schritt (1) erhaltene Matte 10a wurde zu der Thermisch-dehnbare-Kapsel-Zufuhr- und -Verteilungsvorrichtung 50 gefördert, die ein Zuführteil (Thermisch-dehnbare-Kapsel-Zuführteil) 51 und ein Verteilungsteil 52 aufweist, und die mit der Mattenherstellungsvorrichtung 40 verbunden ist. Das Zuführteil 51 hat ein Zuführmittel, das die thermisch dehnbare Kapsel der ersten Oberflächenseite d1 der Matte 10a zuführt, und ein Verteilungsteil 52 mit einem Pressmittel, das die erste Oberflächenseite d1 der Matte 10a presst, sowie ein Vibriermittel, das der zweiten Oberflächenseite d2 der Matte 10a eine Vibration gibt. Entsprechend der Thermisch-dehnbare-Kapsel-Zufuhr-und-Verteilungsvorrichtung 50 wurde die thermisch dehnbare Kapsel auf die erste Oberflächenseite d1 der Matte 10a gefördert (siehe 4), wonach die thermisch dehnbare Kapsel 40 von der Matte durch das Verteilungsteil 52 verteilt wurde, um die Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel zu erhalten (siehe 5). Im vorliegenden Beispiel wurde eine elektrostatische Beschichtungsmaschine als das Zuführmittel 511 verwendet, und die thermisch dehnbare Kapsel 20, geladen mit hoher Gleichspannung, wurde auf die erste Oberflächenseite d1 der Matte 10a gesprüht (entladen), zum Zuführen und Anhaften durch elektrostatische Anziehungskraft.
  • Die thermisch dehnbare Kapsel 20, hergestellt von Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd. (Produktname: „Daifoam H1100D", mittlerer Partikeldurchmesser: 46 μm, Expansionsanfangstemperatur: 196°C, maximale Expansionstemperatur: 208°C) wurde auf die erste Oberflächenseite d1 der Matte 10a mittels einer elektrostatischen Beschichtungsmaschine elektrostatisch aufgeladen, hergestellt von Ransburg Gema co., ltd. (Produktname: „Optiflex 1S (Aufwirbelungsbauart) Handpistoleneinheit). Als Beschichtungsbedingung betrug der Abstand von der Spitze des Pistolenkopfs zur Matte 10a etwa 30 cm, die an die Beschichtungspistole angelegte Spannung betrug –100 kV, der elektrische Stromwert betrug 22 μA, die Luftströmungsrate betrug 4,0 m3/Stunde, die Entladerate betrug 40%, die Luftspülrate betrug 0,1 m3/Stunde und die Fördergeschwindigkeit des Förderers 515 betrug 3 m/min.
  • (3) Verteilungsprozess
  • Die Matte 10a, auf deren erste Oberflächenseite d1, im obigen Schritt (2) (im zustand von 4) die thermisch dehnbare Kapsel aufgegeben wurde, wurde danach zu der Verteilungseinheit 52 der Thermisch-dehnbare-Kapsel-Zufuhr-und-Verteilungsvorrichtung 50 überführt, um für den Verteilungsprozess zu sorgen. In diesem Verteilungsteil 52 wurde eine Förderwalze (Umlauf in der Förderrichtung der Matte 10a) mit einer Breite von 100 cm und einem Durchmesser von 10 cm, eine Cr-beschichtete Oberfläche und ein Förderer 525 als das Pressmittel 521 verwendet. Diese Förderwalze ist eine solche, die sich dreht, während sie den Abstand zum Förderer 525 auf 10 mm hält. Die Matte 10a wurde in den Spalt zwischen dieser Förderwalze und dem Förderer 525 hineingezogen und gepresst (äquivalent zu 1 MPa bei Reduktion auf die Presskraft), um auf eine Dicke von etwa 50% basierend auf der Matte vor dem Pressen zu komprimieren. Ein elektromagnetischer Förderer (Antriebssystem: Elektromagnet, Schwingungszahl bei 60 Hz der Stromquelle: 3600 vpm, maximale Amplitude: 1,5 mm, maximale Durchgangsbeschleunigung: etwa 12G) wurde als Vibrationsmittel 522 verwendet.
  • Das Pressmittel 521 und das Vibrationsmittel 522 wurden verwendet, während die Matte 10a mit einer Fördergeschwindigkeit von 3 m/Minute gefördert wurde, um eine Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel zu erhalten. Das heißt, der Druck auf die Matte 10a mit einer Förderwalze als dem Pressmittel 521 und das Ausüben von Vibration mit dem elektromagnetischen Förderer von der Unterseite (der zweiten Oberflächenseite d2) des gepressten Teils der Matte 10a wurden gleichzeitig durchgeführt, um eine Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel zu erhalten, worin die thermisch dehnbare Kapsel 20 in der Matte 10a verteilt war. Die Vibrationsbedingungen waren wie folgt: Vibrationsausübungswinkel: 45°, Amplitude: 1 mm, und Schwingungszahl: 3600 vpm. Es wurde hierbei beobachtet, dass die thermisch dehnbare Kapsel, die in weißer Farbe an der Oberfläche der Matte 10a angebracht war (erste Oberflächenseite d1 der Matte 10a) in der Matte durch den Verteilungsprozess verteilt wurde, so dass die weiße Farbe von der Oberfläche der Matte verschwand. Zusätzlich wurde durch Gewichtsmessung bestätigt, dass die thermisch dehnbare Kapsel in der Matte 10a in der Menge von 6 Gewichtsteilen relativ zu 100 Gewichtsteilen der Matte 10a enthalten war (Gesamtgewicht der thermoplastischen Harzfaser und der Verstärkungsfaser).
  • Danach wurde die Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel mit einer Schneidmaschine auf eine bestimmte Größe geschnitten.
  • (4) Schmelzprozess
  • Die im obigen Schritt (3) enthaltene Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel wurde dem Schmelzprozess mit einer Heißpressmaschine unterzogen, die ein flaches Formwerkzeug enthält. Die Heißpressung wurde unter der Bedingung einer Formtemperatur von 235°C und einem Druck bei 24 kgf/cm2 ausgeführt. Nach Prüfung, dass die Innentemperatur der Matte 10b mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel 210°C erreicht hatte, wurde der Prozess beendet, um ein Faserverbundmaterial vor Expansion mit einer Dicke von 2,5 mm zu erhalten. Das Faserverbundmaterial vor der Expansion war in einem Zustand, wo die thermoplastische Harzfaser 12 geschmolzen war, zur Verbindung mit den Verstärkungsfasern in dem Komposit, wobei die thermisch dehnbare Kapsel 20 aufgrund der Pressung nicht expandiert war.
  • (5) Expansionsprozess und Formungsprozess
  • Das oben in Schritt (4) erhaltene Faserverbundmaterial vor der Expansion wurde in einem auf 235°C erhitzten Ofen angeordnet, um die thermisch dehnbare Kapsel 20 auf ein Faserverbundmaterial nach Expansion 10c zu expandieren (siehe 6). Hierbei wurde geprüft, dass die Innentemperatur des Faserverbundmaterials vor Expansion 210°C erreicht hatte (eine Temperatur, die die maximale Expansionstemperatur der thermisch dehnbaren Kapsel 20 bei 208°C überschreitet).
  • Danach wurde das Faserverbundmaterial nach Expansion 10c rasch zu einer Kaltpressmaschine überführt, bevor es die Plastizität verlor. Die Formtemperatur der Kaltpressmaschine wurde auf 40°C eingestellt. Das Faserverbundmaterial nach Expansion 10c wurde mittels der Kaltpressmaschine mit einem Oberflächendruck von 36 kgf/cm2 für 60 Sekunden gepresst, zum Erhalt eines flachen plattenartigen Faserverbundmaterials 10c mit einer Dicke von 4 mm, einem Gewicht pro Flächeneinheit von 1000 g/m2 und einer Dichte von 0,28 g/cm2.
  • 2. Herstellung von Faserverbundmaterial
  • Beispiel 2
  • Ein Faserverbundmaterial mit einer Dicke von 4 mm, einem Gewicht pro Flächeneinheit von 1000 g/m2 und einer Dichte von 0,25 g/cm3 wurde unter allen Bedingungen ähnlich dem Beispiel 1 erhalten, außer anstelle der Polypropylenfaser in Beispiel 1 eine säuremodifizierte Polypropylenfaser verwendet wurde (mittlerer Durchmesser: 0,025 mm, mittlere Faserlänge: 51 mm), worin Polypropylen (Produktname: „NOVATEC SA91" hergestellt von Japan Polypropylene Corporation) und Malein-Anhydrid-modifiziertes Polypropylen (Produktname: „Yumex 1001" hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Ltd.) in der Proportion von 97:3 pro Gewicht gemischt wurden, zur Umwandlung zur Faser (durch ein Schmelzspinnverfahren).
  • 3. Herstellung eines Vergleichsprodukts
  • Vergleichsbeispiel 1
  • Ein Faserverbundmaterial mit einer Dicke von 4 mm, einem Gewicht pro Flächeneinheit von 1000 g/m2 und einer Dichte von 0,27 g/cm3 wurde unter allen Bedingungen ähnlich Beispiel 1 erhalten, außer, dass keine thermisch dehnbare Kapsel 20 verwendet wurde.
  • 4. Vergleich der mechanischen Eigenschaften der Faserverbundmaterialien in Beispiel 1, Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1
  • Die maximale Biegebelastung, die Biegefestigkeit und das Flexibilitätsmodul wurden gemäß JIS K7171 gemessen. Eine Testprobe (Länge 150 mm, Breite 50 mm und Dicke 4 mm), worin der Wassergehalt auf angenähert 10% eingestellt war, wurde für die Messung verwendet. Eine Last wurde mit einer Rate von 50 mm pro Minute von dem Wirkpunkt aus (Krümmungsradius 3,2 mm) ausgeübt, der in der Mitte zwischen dem Stützpunkt angeordnet war, während die Testprobe zwischen zwei Stützpunkten (Krümmungsradius 5,0 mm) mit einem Abstand von 100 mm zwischen den Stützpunkten (L) abgestützt wurde, um die jeweiligen Charakteristiken zu messen.
  • Die Ergebnisse sind wie folgt: „Maximale Biegebelastung"
    Beispiel 1 38,02 N
    Beispiel 2 47,57 N
    Vergleichsbeispiel 1 21,14 N
    „Biegefestigkeit"
    Beispiel 1 8,26 MPa
    Beispiel 2 10,33 MPa
    Vergleichsbeispiel 1 4,08 MPa
    „Flexibilitätsmodul"
    Beispiel 1 971,87 MPa
    Beispiel 2 980,60 MPa
    Vergleichsbeispiel 1 472,53 MPa
  • Aus den obigen Ergebnissen stellte sich heraus, dass man in Beispiel 1 relativ zum Vergleichsbeispiel 1 signifikant verbesserte mechanische Eigenschaften erhielt, worin das Faserverbundmaterial von Beispiel 1 unter Verwendung der thermisch dehnbaren Kapsel das 1,80fache (80%ige Verbesserung) der maximalen Biegebelastung betrug, das 2,02fache (102%ige Verbesserung) in Bezug auf die Biegefestigkeit, und das 2,06fache (106%ige Verbesserung) des Flexibilitätsmoduls relativ zum Faserverbundmaterial von Vergleichsbeispiel 1, das keine thermisch dehnbare Kapsel verwendet, obwohl beide das gleiche Gewicht pro Flächeneinheit hatte, wie oben beschrieben. Darüber hinaus, wurden im Beispiel 2 relativ zum Vergleichsbeispiel 1 noch bessere mechanische Eigenschaften erhalten, worin die maximale Biegebelastung das 2,25fache (125%ige Verbesserung) betrug, die Biegefestigkeit das 2,53fache (153%ige Verbesserung) betrug und der Flexibilitätsmodul das 2,07fache (107%ige Verbesserung) betrug.
  • Diese Ergebnisse bedeuten, dass das Gewicht pro Flächeneinheit in Beispiel 1 bis zu angenähert 600 g/cm2 reduziert werden kann, um die maximale Biegebelastung, Biegefestigkeit und Flexibilitätsmodul entsprechend jenem von Vergleichsbeispiel 1 zu erhalten. Dies bedeutet auch, dass das Gewicht pro Flächeneinheit in Beispiel 2 auf bis zu angenähert 500 g/cm2 reduziert werden kann, um die maximale Biegebelastung, Biegefestigkeit und Flexibilitätsmodul entsprechend jenem in Vergleichsbeispiel 1 zu erreichen. Dementsprechend versteht es sich, dass es mit dem Faserverbundmaterial, das mittels des vorliegenden Verfahrens erhalten wird, im Vergleich zu dem Faserverbundmaterial, das in dem herkömmlichen Verfahren beschrieben ist, eine extreme Gewichtsersparnis erreichen lässt.
  • 5. Wirkung durch Unterschied jedes Mittels im Verteilungsprozess
  • (1) Wirkung durch Unterschied des Pressmittels
  • Im Verteilungsprozess (3) von Beispiel 1 wurde die Förderwalze als das Pressmittel verwendet. Somit wurde ein Verteilungsprozess ähnlich aufgeführt, außer, dass anstelle dieser Walze ein angenähert quadratischer Stößel mit einem Gewicht von 10 kg und einer Dicke von 1 cm als Pressmittel verwendet wurde. Im Ergebnis ließen sich ähnliche physikalische Eigenschaften erhalten, aber dieses System war im Bezug auf die Arbeitseigenschaften bei Betrachtung der Durchlauf steuerungseigenschaften und der Massenproduktivität schlechter als im Fall der Verwendung der Förderwalze.
  • (2) Effekt durch Unterschied der Vibrationsbedingung
  • In dem Verteilungsprozess (3) von Beispiel 1 wurde die Vibrationsbedingung auf 45° für den Vibrationsanlagewinkel gesetzt, 1 mm für die Amplitude und 3600 vpm für die Schwingungszahl. Somit wurde die Schwingungsbedingung verändert, um ihren Effekt zu vergleichen. Im Ergebnis stellte sich heraus, dass die Schwingungsbedingung im Test 1 bezeichnet war, wie unten gezeigt.
  • Test 1
  • Vibrationsbedingung: Vibrationsanlagewinkel: 45°
    Amplitude: 1 mm
    Schwingungszahl: 3600 vpm
  • Verteilungseigenschaft: Der weiße Farbzustand auf der Mattenoberfläche wurde innerhalb von 10 Sekunden unsichtbar, was eine sehr effiziente Verteilung ermöglicht.
  • Test 2
  • Vibrationsbedingung: Vibrationsanlagewinkel: 30°
    Amplitude: 6 mm
    Schwingungszahl: 900 vpm
  • Verteilungseigenschaft: Der weiße Farbzustand auf der Mattenoberfläche wurde nach mehr als 10 Sekunden unsichtbar, was anzeigt, dass die Verteilung möglich ist, während sie schlechter ist als bei der Bedingung von Test 1.
  • Test 3
  • Vibrationsbedingung: Vibrationsanlagewinkel: 40°
    Amplitude: 2 mm
    Schwingungszahl: 3000 vpm
  • Verteilungseigenschaft: Der weiße Farbzustand auf der Mattenoberfläche wurde nach mehr als 10 Sekunden unsichtbar, was anzeigt, dass die Verteilung möglich ist, während sie schlechter ist als bei der Bedingung von Test 1.
  • Erläuterung der Bezugszahlen
    • 10a: Matte, 10b: Matte mit verteilter thermisch dehnbarer Kapsel, 10c: Faserverbundmaterial (Faserverbundmaterial nach Expansion), 11: Verstärkungsfaser, 12: thermoplastische Harzfaser, 13: Mischfaser, 20: thermisch dehnbare Kapsel, 30: thermoplastisches Harz, d1: eine Oberflächenseite (erste Oberflächenseite), d2: andere Oberflächenseite (zweite Oberflächenseite), 101: erste Lage, 102: zweite Lage, 103: laminierte Lage, 40: Mattenherstellungsvorrichtung, 411a: erstes Mischfaserzuführteil, 411b: zweites Mischfaserzuführteil, 412a: erste Belüftungsvorrichtung, 412b: zweite Belüftungsvorrichtung, 413: Fördermittel (Förderer), 414a: erstes Verfitzungsmittel, 414b: zweites Verfitzungsmittel, 50: Vorrichtung zum Zuführen und Verteilen von thermisch dehnbaren Kapseln, 51: Zuführteil, 511: Zuführmittel (elektrostatische Beschichtungsmaschine), 515: Förderer, 52: Verteilungsteil, 521: Pressmittel, 522: Vibrationsmittel, 525: Förderer, 61: Schmelzmittel, 62: Dehnungsmittel, 63: Formungsmittel.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2008-18290 [0001]
    • - JP 2002-105824 [0003]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials mit einer Struktur, in der Verstärkungsfasern mit einem thermoplastischen Harz verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfaser zumindest eine einer Pflanzenfaser und einer anorganischen Faser ist, wobei das Verfahren umfasst: einen Zuführprozess, worin eine thermisch dehnbare Kapsel mit einer aus thermoplastischem Harz aufgebauten Hüllwand einer Vorderseite oder einer Rückseite einer Matte zugeführt wird, die die Verstärkungsfaser und eine thermoplastische Harzfaser aufweist, einen Verteilungsprozess, worin die Matte von der anderen Seite der Matte her einer Schwingung ausgesetzt wird, während die eine Oberflächenseite der Matte gepresst wird, um die der einen Oberflächenseite der Matte zugeführte thermisch dehnbare Kapsel zur anderen Seite der Matte hin zu verteilen, einen Schmelzprozess, worin die die Matte darstellende thermoplastische Harzfaser geschmolzen wird, und einen Expansionsprozess, worin die in der Matte verteilte thermisch dehnbare Kapsel zur Expansion erhitzt wird.
  2. Verfahren zur Ausdehnung eines Faserverbundmaterials nach Anspruch 1, worin der Zuführprozess ausgeführt wird, indem die thermisch dehnbare Kapsel elektrostatisch auf eine Oberfläche der Matte aufgebracht wird.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach Anspruch 1 oder 2, worin der Verteilungsprozess ausgeführt wird, indem die Matte mit einem Förderer bewegt wird, wobei das Pressen in dem Verteilungsprozess ausgeführt wird, indem die eine Oberflächenseite der Matte mit einer Walze gepresst wird, die zur Förderung der Matte in Bewegungsrichtung des Förderers umläuft, und wobei die Vibration in dem Verteilungsprozess von der anderen Seite eines gepressten Teils in der Matte her ausgeführt wird.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Vibration in dem Verteilungsprozess mit einer Amplitude von 6 mm oder weniger ausgeübt wird.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Vibration in dem Verteilungsprozess in einer Richtung mit einem Winkel im Bereich von 30 bis 90° relativ zur Bewegungsrichtung der Matte ausgeübt wird.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der Schmelzprozess und der Expansionsprozess gleichzeitig aufgeführt werden.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin ein Schmelzpunkt eines die thermoplastische Harzfaser darstellenden ersten thermoplastischen Harzes niedriger ist als ein Schmelzpunkt eines die Hüllwand der thermisch dehnbaren Kapsel darstellenden zweiten thermoplastischen Harzes, worin der Schmelzprozess ausgeführt wird, indem die thermisch dehnbare Kapsel auf eine Temperatur des Schmelzpunkts oder höher des ersten thermoplastischen Harzes erhitzt wird, aber ohne den Schmelzpunkt des zweiten thermoplastischen Harzes zu überschreiten, während Druck ausgeübt wird, um die Expansion der thermisch dehnbaren Kapsel zu steuern, und worin der Expansionsprozess nach dem Schmelzprozess ausgeführt wird.
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