JP2017039322A - 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 - Google Patents
繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017039322A JP2017039322A JP2016171395A JP2016171395A JP2017039322A JP 2017039322 A JP2017039322 A JP 2017039322A JP 2016171395 A JP2016171395 A JP 2016171395A JP 2016171395 A JP2016171395 A JP 2016171395A JP 2017039322 A JP2017039322 A JP 2017039322A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- impregnation
- resin
- rovings
- zone
- section according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 title claims abstract description 138
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 102
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 102
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims abstract description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 26
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 9
- -1 amorphous carbon Chemical compound 0.000 description 8
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 6
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 6
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 description 3
- HXROKIMWMCMCOF-UHFFFAOYSA-N 10-thiatetracyclo[6.5.0.02,7.09,11]trideca-1,3,5,7,12-pentaene Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=C1C1SC1C=C2 HXROKIMWMCMCOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004738 Fortron® Substances 0.000 description 1
- 229920000271 Kevlar® Polymers 0.000 description 1
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018936 Vitellaria paradoxa Nutrition 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920006038 crystalline resin Polymers 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 125000005594 diketone group Chemical group 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical group FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N terephthalamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=C(C(N)=O)C=C1 MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
- B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
- B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
- B29B15/12—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length
- B29B15/122—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step of reinforcements of indefinite length with a matrix in liquid form, e.g. as melt, solution or latex
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
【解決手段】含浸ダイ150は、複数のロービング142に樹脂214を含浸するように構成されており、含浸ゾーン250及びゲート通路270を含む。含浸ゾーン250が複数の湾曲した突起部の接触面252を含み、接触面252は、ロービング142が1度〜30度の範囲のある角度で、複数の接触面252のそれぞれを横断するように構成されている。樹脂214がゲート通路270に面する複数のロービング142それぞれの表面に衝突し、複数のロービング142を実質的に均一にコーティングする。尚、ゲート通路270は、含浸ゾーン250に対して垂直に位置している。
【選択図】図4
Description
を使用する試みがなされてきた。
る。形材は広範な断面形状をもつ引抜成形部品であり、窓の線(window lineal)、敷板(decking plank)、手すり、手すり子(baluster)、屋根タイル、羽目板(siding)、飾り板、パイプ、垣根、標柱(post)、軽量標柱、高速道路信号、路辺標示柱(roadside marker post)用の構造部材として使用することができる。中空形材は、樹脂の中を通して連続繊維ロービングを引張り(引き抜き(pultruding))、次いで引き抜きダイの中に前記繊維強化樹脂を造形することによって成形されてきた。
ら)(特許文献1)は、送電ケーブルの複合コアを成形するために、炭素繊維を熱可塑性樹
脂に埋め込む試みについて記載している。意外にも、Bryantらは繊維が不十分に湿潤するため、これらのコアは傷やあれ(dry spot)を示し、これによって耐久性及び強度が低いことに言及している。そのようなコアに関する別の問題は、熱可塑性樹脂は高温では操作できないということである。
グを実質的に均一にコーティングするように、含浸ゾーンの中を通して樹脂を流すために含浸ゾーンと流体連通している。
。ヒーター130(たとえば電気抵抗ヒーター)を、バレル122の外側に据え付ける。使用する間は、ポリマー供給原料127は、ホッパー126の中を通して押出機120に供給する。供給原
料127はスクリューシャフト124によりバレル122内側に運ばれて、バレル122内の摩擦熱とヒーター130により加熱される。加熱されると、供給原料127はバレルフランジ128の中を
通ってバレル122を出て、含浸ダイ150のダイフランジ132に入る。
、隣接するロービングとの距離は最小〜すぐ近く(no distance)である。供給原料127はさらに、ダイ150に、またはその周囲に据え付けられたヒーター133によりダイの内側で加熱することができる。ダイは通常、ポリマーの融解温度をもたらす及び/または維持するの
に十分な温度で操作し、これによってポリマーによるロービングの所望のレベルの含浸が可能になる。通常、ダイの操作温度はポリマーの融解温度よりも高く、たとえば約200℃
〜約450℃の温度である。このようにして加工すると、連続繊維ロービング142はポリマーマトリックス内に埋め込まれ、これは供給原料127から加工された樹脂214(図4)でありえ
る。次いでこの混合物は、湿潤複合体または押出物152として含浸ダイ150から出る。
る種類の繊維を含むことができる。異なる繊維は個別ロービングで使用することができる
か、あるいは、ロービングのそれぞれが、異なる繊維種を含むことができる。ロービングで使用される連続繊維は、その質量に対して高度の引張り強さをもつ。たとえば、繊維の極限引張り強さ(ultimate tensile strength)は通常、約1,000〜約15,000メガパスカル(MPa)であり、態様によっては約2,000MPa〜約10,000MPaであり、態様によっては約3,000MPa〜約6,000MPaである。そのような引張り強さは、繊維が比較的軽量、たとえば約0.05〜約2グラム/メートル、態様によっては約0.4〜約1.5グラム/メートルの単位長さ当たりの質
量(mass per unit length)であっても達成することができる。引張り強さ対単位長さ当たりの質量の比はかくして、約1,000メガパスカル/グラム/メートル(MPa/g/m)以上であり、態様によっては約4,000MPa/g/m以上であり、態様によっては約5,500〜約20,000MPa/g/mである。そのような高い引張り強さの繊維は、たとえば金属繊維、ガラス繊維(たとえばE-
ガラス、A-ガラス、C-ガラス、D-ガラス、AR-ガラス、R-ガラス、S1-ガラス、S2-ガラス
など)、炭素繊維(たとえばアモルファス炭素、グラファイト炭素、または金属-コーティ
ング化炭素など)、ホウ素繊維、セラミック繊維(たとえばアルミナまたはシリカ)、アラ
ミド繊維(たとえばKevlar(登録商標)、E.I.duPont de Nemours製, Wilmington, Del.)、
合成有機繊維(たとえばポリアミド、ポリエチレン、パラフェニレン、テレフタルアミド
、ポリエチレンテレフタレート及びポリフェニレンスルフィド)、並びに熱可塑性及び/または熱硬化性組成物を強化することに関して公知の様々な他の天然または合成の無機または有機繊維状材料でありえる。炭素繊維は連続繊維として使用するのに特に好適であり、これは通常、約5,000〜約7,000MPa/g/mの範囲の引張り強度対質量比をもつ。連続繊維は
、約4〜約35マイクロメートルの公称直径、態様によっては約9〜約35マイクロメートルの公称直径をもつことが多い。各ロービングに含まれる繊維の数は一定であるか、ロービングごとに変動することがある。通常、ロービングは個別の繊維を約1,000本〜約50,000本
、態様によっては約5,000本〜約30,000本含む。
レン-エチレンコポリマーなど)、ポリエステル類(たとえばポリブチレンテレフタレート(PBT))、ポリカーボネート、ポリアミド(たとえばNylon(商標))、ポリエーテルケトン(た
とえばポリエーテルエーテルケトン(PEEK))、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンケト
ン(たとえばポリフェニレンジケトン(PPDK))、液晶ポリマー、ポリアリーレンスルフィド(たとえばポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリ(ビフェニレンスルフィドケトン)、ポリ(フェニレンスルフィドジケトン)、ポリ(ビフェニレンスルフィド)など)、フルオロポリ
マー類(たとえばポリテトラフルオロエチレン-パーフルオロメチルビニルエーテルポリマー、パーフルオロ-アルコキシアルカンポリマー、ぺトラフルオロエチレンポリマー(petrafluoroethylene polymer)、エチレン-テトラフルオロエチレンポリマーなど)、ポリアセタール、ポリウレタン、ポリカーボネート、スチレン性ポリマー(たとえばアクリロニト
リルブタジエンスチレン(ABS))などを挙げることができる。
を達成するように選択される。たとえば、ポリマーマトリックスの溶融粘度は通常、ポリマーが繊維を好適に含浸できるように十分に低い。この点において、溶融粘度は通常、ポリマーに関して使用される操作条件(たとえば約360℃)で測定して、約25〜約1,000パスカル-秒(Pascal-second:Pa-s)、態様によっては50〜約500Pa-s、態様によっては約60〜約200Pa-sを変動する。同様に、含浸ロービングを高温を含む用途(たとえば高圧送電ケーブ
ル)で使用しようとするときは、比較的高い融解温度を持つポリマーを使用する。たとえ
ばそのような高温ポリマーの融解温度は約200℃〜約500℃、態様によっては約225℃〜約400℃、態様によっては約250℃〜約350℃を変動しえる。
発明での使用に特に好適である。たとえばポリフェニレンスルフィドは、通常、以下の一般式:
もと、Ticona LLC(Florence、ケンタッキー)より入手可能なものを含むことができる。そのようなポリマーは、約285℃の融解温度(ISO11357-1,2,3に従って測定)及び、310℃で約260〜約320パスカル-秒の溶融粘度を持つことができる。
制御できるようにする。すなわち、押出機120が繊維ロービング142との相互作用に関して正確な量の樹脂214を送達するために操作できるように、圧力センサ137は含浸ダイ150の
近く、たとえば多岐管アセンブリ220の上流に配置される。含浸ダイ150を離れた後、押出物152、または含浸繊維ロービング142は任意選択の予備造形、または誘導区分(示されて
いない)に入ってから、二つの隣接するローラー190の間に形成されたニップに入ることができる。任意選択であるが、ローラー190は押出物152をリボン形状に強化(consolidate)
し、並びに繊維の含浸を促進し、過剰の空隙を絞り出しやすくできる。ローラー190に加
えて、他の造形装置、たとえばダイシステムも使用することができる。得られた強化リボン156はローラー上に据え付けられたトラック162と164により引っ張られる。トラック162及び164も、含浸ダイ150から、及びローラー190の中を通して押出物152を引っ張る。所望により、強化リボン156は区分171で巻き取ることができる。一般的に言えば、リボンは比較的薄く、通常約0.05〜約1ミリメートル、態様によっては約0.1〜約0.8ミリメートル、
態様によっては約0.2〜約0.4ミリメートルの厚さを有する。
複数のチャネル222を含むことができる。含浸ダイ150に提供される樹脂214は、チャネル222の中を通って流れることができる。
の一部は曲線をなすことができる。曲線部分によって、多岐管アセンブリ220の中を通っ
て樹脂214を分配するために様々な方向に樹脂214を比較的滑らかに向けなおす(redirection)ことができ、チャネル222の中を通って樹脂214を比較的滑らかに流すことができる。
あるいは、チャネル222は線状でありえ、樹脂214を向けなおすのは、チャネル222の直線
部分の間の比較的角張った移行領域を経ることができる。チャネル222は任意の好適な形
状、サイズ及び/または輪郭を有することができると理解すべきである。
数の分岐ランナー222でありえる。ランナー222は、第一の分岐ランナー群232を含むこと
ができる。前記第一の分岐ランナー群232は、樹脂214を多岐管アセンブリ220に提供する
最初の単数または複数種類のチャネル222から分岐している複数のランナー222を含むことができる。第一の分岐ランナー群232は、最初のチャネル222から分岐する2つ、3つ、4つ
またはそれ以上のランナー222を含むことができる。
分岐ランナー群232から分岐する第二の分岐ランナー群234を含むことができる。たとえば、第二の分岐ランナー群234からの複数のランナー222は、第一の分岐ランナー群232の一
つ以上のランナー222から分岐することができる。第二の分岐ランナー群234は、第一の分岐ランナー群232のランナー222から分岐する2つ、3つ、4つ以上のランナー222を含む
ことができる。
分岐ランナー群234から分岐する第三の分岐ランナー群236を含むことができる。たとえば、第三の分岐ランナー群236からの複数のランナー222は、第二の分岐ランナー群234の一
つ以上のランナー222から分岐することができる。第三の分岐ランナー群236は、第二の分岐ランナー群234のランナー222から分岐する2つ、3つ、4つ以上のランナー222を含む
ことができる。
称の位置づけは、多岐管アセンブリ220を出て、ロービング142をコーティングする樹脂214の流れが実質的にロービング142上に均一に分配されるような具合に、樹脂214を均一に
分配する。これによって、通常、ロービング142の均一な含浸が可能になる。
も下流部分を含む。態様によっては、図5〜10に示されているように、出口領域242に
配置されたチャネルまたはランナー222の少なくとも一部は、樹脂214の流れ方向244の面
積が次第に増加する。面積が次第に増加すると、樹脂214が多岐管アセンブリ220の中を通って流れるにつれて樹脂214を拡散でき、より分配することができるので、ロービング142上に樹脂214を実質的に均一に分配できる。これに加えて、またはあるいは、出口領域242に配置された様々なチャネルまたはランナー222は、図11に示されているように、樹脂214の流れ方向244に一定の面積を持つことができ、また、樹脂214の流れ方向244の面積が
減少することもできる。
ルまたはランナー222のそれぞれは、そこから流れる樹脂214が、出口領域242に配置され
た他のチャネルまたはランナー222からの樹脂214と混和する(combine)ように配置される
。出口領域242に配置された様々なチャネルまたはランナー222から樹脂214が混和するこ
とにより、多岐管アセンブリ220から樹脂214の単一且つ均一に分配した流れを生み出して、ロービング142を実質的に均一にコーティングする。あるいは、図10及び11に示さ
れているように、出口領域242に配置された様々なチャネルまたはランナー222は、そこから流れる樹脂214が、出口領域242に配置された他のチャネルまたはランナー222からの樹
脂214とは別々になる(discrete)ように配置することができる。これらの態様において、
複数の別々の、しかし通常、均一分配された樹脂の流れ214は、ロービング142を実質的に均一にコーティングするための多岐管アセンブリ220により生み出すことができる。
向きに向けることができる。あるいは、これらのチャネルまたはランナー222は、任意の
好適な断面プロフィールをもつことができる。
である。むしろ、任意の好適な多岐管アセンブリ220は本開示の趣旨及び範囲内に含まれ
る。特に、コートハンガー、馬蹄、フレックスフリップ(flex-flip)または調節可能なス
ロット多岐管アセンブリなどの、通常、樹脂214の均一分配を提供しえる多岐管アセンブ
リ220は、本開示の趣旨及び範囲内である。
れた後、樹脂214はゲート通路270の中を通って流れることができる。ゲート通路270は多
岐管アセンブリ220と含浸ゾーン250との間に配置され、樹脂214がロービング142をコーティングするように、多岐管アセンブリ220から樹脂214を流すために設けられる。従って、たとえば出口領域242の中通って多岐管アセンブリ220を出る樹脂214は、ゲート通路270に入り、その中を通って流れることができる。
ブリ220と含浸ゾーン250との間を垂直に伸長する。あるいは、ゲート通路270は、樹脂214がその中を通って流れるように、垂直と水平との間の任意の好適な角度で伸長することができる。
も一部は、樹脂214の流れ方向244で断面プロフィールが縮小する。ゲート通路270の少な
くとも一部がテーパー状になっていると、その中を通って流れる樹脂214の流速が増加し
てからロービング142と接触できるので、ロービング142上で樹脂214を衝突(impinge)させることができる。樹脂214によるロービング142の初期衝突により、以下に記載するように
、ロービングのさらなる衝突を提供する。さらに、ゲート通路270の少なくとも一部がテ
ーパー状になっていると、ゲート通路270と多岐管アセンブリ220の背圧を増加することができ、これにより樹脂214がより均一に分配して、ロービング142をコーティングすることができる。あるいは、ゲート通路270は、所望によりまたは必要により、増加する断面プ
ロフィールまたは、通常一定の断面プロフィールをもつことができる。
は、二つの相隔たって対立するプレート256と258の間に画定される。第一のプレート256
は第一の内部表面257を画定し、第二のプレート258は第二の内部表面259を画定する。含
浸ゾーン250は第一のプレート256と第二のプレート258との間に画定される。接触面252は、第一及び第二の内部表面257と259の両方の上で画定されるか、若しくはその両方から伸長するか、または第一及び第二の内部表面257と259の一方のみの上で画定されるか、若しくはそこから伸長することができる。
するのに十分に大きくてもよいが、繊維を破壊する過剰な力をもたらすほど大きくてはいけない。かくして、たとえば角度254は約1°〜約30°の範囲、態様によっては約5°〜約25°の範囲でありえる。
レート256または258のたった一方が波形表面の一部を形成する突出部である。これらの態様において、衝突は、一つのプレートの表面上の接触面252の上でのみ起きる。もう一つ
のプレートは、通常、平坦であるか、またはコーティング済ロービングと相互作用が全くおきないように形作ることができる。
ン(またはロッド)260を含むことができ、それぞれのピンは接触面252を有する。ピン260
は、図15及び16に示されているように固定(static)されているか、自由回転であるか(示されていない)、または図17に示されているように回転駆動でありえる。ピン260は
、図15に示されているように、含浸ゾーンを画定しているプレート表面に直接据え付けることができるか、または図16及び17に示されているように表面から隔てることができる。ピン260はヒーター133により加熱することができるか、または個別に若しくは所望により若しくは必要により加熱することができることに留意すべきである。さらにピン260はダイ150内に含まれるか、またはダイ150から外側に伸長することができ、その中に完
全に包み込まれなくてもよい。
含むことができる。
グ142当たり、または繊維のトウ当たり、約5〜約300ニュートンを変動し、態様によって
は約50〜約250ニュートン、態様によっては約100〜約200ニュートンを変動しえる。
たとえば、「ガスジェット」アセンブリを特定の態様で使用して、個別の繊維のロービングを均等に分散しやすくすることができ、これは合体させたトウの幅全体にわたって、24,000本もの繊維まで含むことができる。これにより強度特性を均等に分散させるのに役立つ。そのようなアセンブリとしては、出口ポートを通過する移動ロービング上に通常、垂直様式で衝突する圧縮空気または他の気体の供給を含むことができる。次いで分散したロービングを、上記のように含浸させるためにダイに導入することができる。
えば、空隙比は約3%以下、態様によっては約2%以下、態様によっては約1%以下、態様
によっては約0.5%以下である。空隙比は、当業者に公知の方法を使用して測定することができる。たとえば空隙比は、サンプルをオーブン(たとえば約600℃で3時間)に設置して樹脂を燃やし尽くす、「樹脂燃焼(resin burn off)」試験を使用して測定することができる。次いで、残った繊維の質量を測定して、重量と容積比(volume fraction)を計算するこ
とができる。そのような「燃焼」試験は、ASTM D 2584-08に従って実施して、繊維とポリマーマトリックスの重量を測定することができ、次いでこれを使用して、以下の等式:
ρcは、公知方法、たとえば液体または気体比重瓶法(pycnometer)(たとえばヘリウム比重瓶法)を使用して測定した複合体の密度である;
ρtは、複合体の理論密度であり、以下の等式より決定される:
ρfは繊維の密度である;
Wfは繊維の重量分率である;及び
Wmはポリマーマトリックスの重量分率である)}をベースとした「空隙比」を計算することができる。
することができ、ここで密度はASTM D792-08方法Aにより測定することができる。もちろ
ん、空隙比は慣用の顕微鏡装置を使用して見積もることができる。
は、リボンの形状に強化することができる。それぞれのリボンで使用されるロービング数は変動しえる。しかしながら、通常、リボンは2〜20個のロービングを含み、態様によっ
ては2〜10個のロービング、態様によっては3〜5個のロービングを含むことができる。態
様によっては、ロービングは、リボンの中で互いにほぼ同一距離で離れているのが望ましい。たとえば図20及び21を参照すると、−x方向に互いに等距離に離れた三つ(3)のロービング5を含む、強化リボン4の一態様が示されている。
またはスピンドル若しくは他の好適な貯蔵装置から供給することができる。張力を制御する装置を使用して、リボンが押出システムの中を通して引っ張られるのにつれて、リボン内での張力の程度を制御し易くするのに使用することができる。リボンを加熱するデバイスには、オーブンを供給することができる。次いでリボンを強化ダイに供給することができ、この強化ダイは、リボンを一緒にプレフォーム(preform)に圧縮し、並びに整列し、
ロッドなどの所望の製品の初期形状を成形するように操作することができる。所望により、プレフォームを最終形状に圧縮する、第二のダイ(たとえばキャリブレーションダイ)も使用することができる。ダイの間及び/またはいずれかのダイの後に冷却システムをさら
に組み入れることができる。下流の引き取り装置は、システムの中を通して、製品を引っ張るために配置することができる。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
[1]
複数の繊維ロービング(142)にポリマー樹脂(214)を含浸するためのダイ(150)の含浸区分であって、
複数のロービング(142)に樹脂(214)を含浸するように構成されている含浸ゾーン(250);及び
樹脂(214)がゲート通路(270)に面する複数のロービング(142)それぞれの表面(216)に衝突し、複数のロービング(142)を実質的に均一コーティングするように、その中を通して樹脂(214)を流すための含浸ゾーン(250)と流体連通しているゲート通路(270)を含む、前記含浸区分。
[2]
ゲート通路(270)が含浸ゾーン(250)に対して垂直に伸長する、[1]に記載の含浸区分。
[3]
ゲート通路(270)の少なくとも一部は、樹脂(214)の流れ方向(244)の断面プロフィールが徐々に縮小する、[1]または[2]のいずれかに記載の含浸区分。
[4]
前記含浸ゾーン(250)が複数の接触面(252)を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の含浸区分。
[5]
前記含浸ゾーン(250)は2〜50の接触面(252)を含む、[4]に記載の含浸区分。
[6]
前記複数の接触面(252)のそれぞれが曲線の接触面を含む、[4]または[5]に記載の含浸区分。
[7]
前記複数の接触面(252)のそれぞれは、複数のロービング(142)が1度〜30度の範囲のある角度(254)で接触面(252)を横断するように構成される、[4]、[5]または[6]に記載の含浸区分。
[8]
前記含浸ゾーン(250)は波形の断面プロフィールをもつ、[1]〜[7]のいずれかに記載の含浸区分。
[9]
含浸ゾーン(250)は複数のピン(260)を含む、[1]〜[8]のいずれかに記載の含浸区分。
[10]
前記複数のピン(260)のそれぞれは、固定されている、[9]に記載の含浸区分。
[11]
前記複数のピン(260)のそれぞれが回転駆動される、[9]に記載の含浸区分。
[12]
第一の内部表面(257)を画定する第一のプレート(256)と、前記第一のプレート(256)から相隔てられ、且つ第二の対立する内部表面(259)を画定する第二のプレート(258)をさらに含み、ここで前記含浸ゾーン(250)は前記第一のプレート(256)と第二のプレート(258)との間で画定され、前記含浸ゾーン(250)は、前記第一の内部表面(257)または第二の内部表面(259)の一方のみの上で画定された複数の接触面(252)を含む、[1]〜[11]のいずれかに記載の含浸区分。
[13]
複数のロービング(142)の走行方向(282)で含浸ゾーン(250)の下流にランドゾーン(280)をさらに含む、[1]〜[12]のいずれかに記載の含浸区分。
[14]
前記ランドゾーン(280)の少なくとも一部は、走行方向(282)の断面プロフィールが徐々に増大する、[13]に記載の含浸区分。
[15]
前記含浸ゾーン(250)に隣接している面板(290)をさらに含み、前記面板(290)は複数のロービング(142)内の過剰の樹脂(214)を計量するように構成されている、[1]〜[14]のいずれかに記載の含浸区分。
[16]
前記樹脂(214)は熱可塑性樹脂(214)である、[1]〜[15]のいずれかに記載の含浸区分。
[17]
前記樹脂(214)が熱硬化性樹脂(214)である、[1]〜[15]のいずれかに記載の含浸区分。
[18]
複数の繊維ロービング(142)にポリマー樹脂(214)を含浸する方法であって、
複数の繊維ロービング(142)の表面(216)上にポリマー樹脂(214)を衝突させる;
前記複数のロービング(142)に樹脂(214)を実質的に均一にコーティングする;及び
複数のコーティング済ロービング(142)に樹脂(214)を含浸するために、含浸ゾーン(250)の中を通して複数のコーティング済ロービング(142)を横断させる、各段階を含み、ここで前記複数のロービング(142)のそれぞれは含浸ゾーン(250)内で約5ニュートン〜約300ニュートンの張力下にある、前記方法。
[19]
ゲート通路(270)の中を通して樹脂(214)を流すことをさらに含み、ここで前記ゲート通路(270)の少なくとも一部は、樹脂(214)の流れ方向(244)の断面プロフィールが徐々に縮小する、[18]に記載の方法。
[20]
前記複数のロービング(142)は前記含浸ゾーン(250)からランドゾーン(280)の中を通って横断し、前記ランドゾーン(280)は、複数のロービング(142)の走行方向(282)の含浸ゾーン(250)の下流に配置されている、[18]または[19]に記載の方法。
Claims (20)
- 複数の繊維ロービング(142)にポリマー樹脂(214)を含浸するためのダイ(150)の含浸区分であって、
複数のロービング(142)に樹脂(214)を含浸するように構成されている含浸ゾーン(250);及び
樹脂(214)がゲート通路(270)に面する複数のロービング(142)それぞれの表面(216)に衝突し、複数のロービング(142)を実質的に均一コーティングするように、その中を通して樹脂(214)を流すための含浸ゾーン(250)と流体連通しているゲート通路(270)を含む、前記含浸区分。 - ゲート通路(270)が含浸ゾーン(250)に対して垂直に伸長する、請求項1に記載の含浸区分。
- ゲート通路(270)の少なくとも一部は、樹脂(214)の流れ方向(244)の断面プロフィールが徐々に縮小する、請求項1または2のいずれかに記載の含浸区分。
- 前記含浸ゾーン(250)が複数の接触面(252)を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の含浸区分。
- 前記含浸ゾーン(250)は2〜50の接触面(252)を含む、請求項4に記載の含浸区分。
- 前記複数の接触面(252)のそれぞれが曲線の接触面を含む、請求項4または5に記載の含浸区分。
- 前記複数の接触面(252)のそれぞれは、複数のロービング(142)が1度〜30度の範囲のある角度(254)で接触面(252)を横断するように構成される、請求項4、5または6に記載の含浸区分。
- 前記含浸ゾーン(250)は波形の断面プロフィールをもつ、請求項1〜7のいずれかに記載の含浸区分。
- 含浸ゾーン(250)は複数のピン(260)を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の含浸区分。
- 前記複数のピン(260)のそれぞれは、固定されている、請求項9に記載の含浸区分。
- 前記複数のピン(260)のそれぞれが回転駆動される、請求項9に記載の含浸区分。
- 第一の内部表面(257)を画定する第一のプレート(256)と、前記第一のプレート(256)から相隔てられ、且つ第二の対立する内部表面(259)を画定する第二のプレート(258)をさらに含み、ここで前記含浸ゾーン(250)は前記第一のプレート(256)と第二のプレート(258)との間で画定され、前記含浸ゾーン(250)は、前記第一の内部表面(257)または第二の内部表面(259)の一方のみの上で画定された複数の接触面(252)を含む、請求項1〜11のいずれかに記載の含浸区分。
- 複数のロービング(142)の走行方向(282)で含浸ゾーン(250)の下流にランドゾーン(280)をさらに含む、請求項1〜12のいずれかに記載の含浸区分。
- 前記ランドゾーン(280)の少なくとも一部は、走行方向(282)の断面プロフィールが徐々に増大する、請求項13に記載の含浸区分。
- 前記含浸ゾーン(250)に隣接している面板(290)をさらに含み、前記面板(290)は複数のロービング(142)内の過剰の樹脂(214)を計量するように構成されている、請求項1〜14のいずれかに記載の含浸区分。
- 前記樹脂(214)は熱可塑性樹脂(214)である、請求項1〜15のいずれかに記載の含浸区分。
- 前記樹脂(214)が熱硬化性樹脂(214)である、請求項1〜15のいずれかに記載の含浸区分。
- 複数の繊維ロービング(142)にポリマー樹脂(214)を含浸する方法であって、
複数の繊維ロービング(142)の表面(216)上にポリマー樹脂(214)を衝突させる;
前記複数のロービング(142)に樹脂(214)を実質的に均一にコーティングする;及び
複数のコーティング済ロービング(142)に樹脂(214)を含浸するために、含浸ゾーン(250)の中を通して複数のコーティング済ロービング(142)を横断させる、各段階を含み、ここで前記複数のロービング(142)のそれぞれは含浸ゾーン(250)内で約5ニュートン〜約300ニュートンの張力下にある、前記方法。 - ゲート通路(270)の中を通して樹脂(214)を流すことをさらに含み、ここで前記ゲート通路(270)の少なくとも一部は、樹脂(214)の流れ方向(244)の断面プロフィールが徐々に縮小する、請求項18に記載の方法。
- 前記複数のロービング(142)は前記含浸ゾーン(250)からランドゾーン(280)の中を通って横断し、前記ランドゾーン(280)は、複数のロービング(142)の走行方向(282)の含浸ゾーン(250)の下流に配置されている、請求項18または19に記載の方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016171395A JP6246288B2 (ja) | 2016-09-02 | 2016-09-02 | 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016171395A JP6246288B2 (ja) | 2016-09-02 | 2016-09-02 | 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014505111A Division JP6045566B2 (ja) | 2011-04-12 | 2011-04-12 | 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017039322A true JP2017039322A (ja) | 2017-02-23 |
JP6246288B2 JP6246288B2 (ja) | 2017-12-13 |
Family
ID=58206160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016171395A Active JP6246288B2 (ja) | 2016-09-02 | 2016-09-02 | 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6246288B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6454399B1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-01-16 | 金発科技股▲ふん▼有限公司 | 溶融含浸装置及び溶融含浸方法 |
JP6454400B1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-01-16 | 金発科技股▲ふん▼有限公司 | 交番圧力の溶融含浸装置及び溶融含浸方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63264326A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-11-01 | エルフ アトケム ソシエテ アノニム | 連続した長繊維で強化された熱可塑性樹脂製異形断面材の製造方法と、この異形断面材を得るための装置 |
JPH02151407A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-06-11 | Bayer Ag | 押出含浸装置 |
US5084305A (en) * | 1989-07-14 | 1992-01-28 | Neste Oy | Method and apparatus for impregnating a continuous fiber bundle wherein a nozzle impinges on the fiber bundle in a chamber |
JPH0752226A (ja) * | 1993-08-17 | 1995-02-28 | Polyplastics Co | 長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造装置、その製造方法及びその製造用被覆ダイ |
JPH07304037A (ja) * | 1994-05-13 | 1995-11-21 | Polyplastics Co | 樹脂含浸ダイおよびそれを用いた長繊維強化熱可塑性樹脂の製造方法 |
EP0712716A1 (de) * | 1994-11-15 | 1996-05-22 | PCD-Polymere Gesellschaft m.b.H. | Verfahren und Vorrichtung zur Extrusionsimprägnierung |
JPH10264152A (ja) * | 1998-04-30 | 1998-10-06 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 繊維強化樹脂ペレットの製造方法 |
US20020125603A1 (en) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Chisso Corporation | Device for producing thermoplastic resin continuous length sections reinforced with long fibers |
JP6045566B2 (ja) * | 2011-04-12 | 2016-12-14 | ティコナ・エルエルシー | 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 |
-
2016
- 2016-09-02 JP JP2016171395A patent/JP6246288B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63264326A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-11-01 | エルフ アトケム ソシエテ アノニム | 連続した長繊維で強化された熱可塑性樹脂製異形断面材の製造方法と、この異形断面材を得るための装置 |
JPH02151407A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-06-11 | Bayer Ag | 押出含浸装置 |
US5084305A (en) * | 1989-07-14 | 1992-01-28 | Neste Oy | Method and apparatus for impregnating a continuous fiber bundle wherein a nozzle impinges on the fiber bundle in a chamber |
JPH0752226A (ja) * | 1993-08-17 | 1995-02-28 | Polyplastics Co | 長繊維強化熱可塑性樹脂組成物の製造装置、その製造方法及びその製造用被覆ダイ |
JPH07304037A (ja) * | 1994-05-13 | 1995-11-21 | Polyplastics Co | 樹脂含浸ダイおよびそれを用いた長繊維強化熱可塑性樹脂の製造方法 |
EP0712716A1 (de) * | 1994-11-15 | 1996-05-22 | PCD-Polymere Gesellschaft m.b.H. | Verfahren und Vorrichtung zur Extrusionsimprägnierung |
JPH10264152A (ja) * | 1998-04-30 | 1998-10-06 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 繊維強化樹脂ペレットの製造方法 |
US20020125603A1 (en) * | 2001-03-07 | 2002-09-12 | Chisso Corporation | Device for producing thermoplastic resin continuous length sections reinforced with long fibers |
JP6045566B2 (ja) * | 2011-04-12 | 2016-12-14 | ティコナ・エルエルシー | 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6454399B1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-01-16 | 金発科技股▲ふん▼有限公司 | 溶融含浸装置及び溶融含浸方法 |
JP6454400B1 (ja) * | 2017-12-18 | 2019-01-16 | 金発科技股▲ふん▼有限公司 | 交番圧力の溶融含浸装置及び溶融含浸方法 |
JP2019107868A (ja) * | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 金発科技股▲ふん▼有限公司 | 交番圧力の溶融含浸装置及び溶融含浸方法 |
JP2019107867A (ja) * | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 金発科技股▲ふん▼有限公司 | 溶融含浸装置及び溶融含浸方法 |
US10792840B2 (en) * | 2017-12-18 | 2020-10-06 | Kingfa Sci. & Tech. Co., Ltd. | Melt impregnation device and melt impregnation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6246288B2 (ja) | 2017-12-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6317794B2 (ja) | 流れを拡散するゲート通路をもつダイ及び繊維ロービングを含浸するための方法 | |
US11118292B2 (en) | Impregnation section of die and method for impregnating fiber rovings | |
US9522483B2 (en) | Methods for impregnating fiber rovings with polymer resin | |
JP6141259B2 (ja) | 張力調整装置を備えた含浸セクション及び繊維ロービングを含浸するための方法 | |
US10022919B2 (en) | Method for impregnating fiber rovings | |
JP6276686B2 (ja) | 繊維ロービングを含浸するためのダイ及び方法 | |
US20160096286A1 (en) | Die and Method for Impregnating Fiber Rovings | |
JP2015505879A (ja) | 非対称繊維強化ポリマーテープ | |
US9283708B2 (en) | Impregnation section for impregnating fiber rovings | |
US9321073B2 (en) | Impregnation section of die for impregnating fiber rovings | |
US20140093649A1 (en) | Impregnation Section with Rollers and Method for Impregnating Fiber Rovings | |
JP6246288B2 (ja) | 繊維ロービングを含浸するためのダイの含浸区分及び方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171016 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171114 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6246288 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |