JP2965355B2 - ポリマー粉体分散液からの複合体の製造 - Google Patents
ポリマー粉体分散液からの複合体の製造Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性樹脂粉体分散液を用いて、熱可塑
性樹脂マトリックス中に強化用連続繊維ストランドを含
浸することにより、一方向性強化複合体を製造するため
の連続方法に関するものである。
性樹脂マトリックス中に強化用連続繊維ストランドを含
浸することにより、一方向性強化複合体を製造するため
の連続方法に関するものである。
そのような方法は、原理的には公知である。一般に、
長さ方向に移動する繊維ストランドを粉体を含む分散浴
に通して、該繊維ストランドに熱可塑性樹脂粉体を施用
する。次いで、分散媒をこの繊維ストランドから、例え
ば加熱によって除去する。次に熱可塑性樹脂を溶融し、
そして得られた複合体を例えばロールよって固化する。
長さ方向に移動する繊維ストランドを粉体を含む分散浴
に通して、該繊維ストランドに熱可塑性樹脂粉体を施用
する。次いで、分散媒をこの繊維ストランドから、例え
ば加熱によって除去する。次に熱可塑性樹脂を溶融し、
そして得られた複合体を例えばロールよって固化する。
公知の方法において、分散浴を通過する繊維ストラン
ド上に一定量の粉体を付着せしめることは極めて困難で
ある。何故ならば、この目的のためには、粉体分散液中
の固形分と、繊維ストランドによって取り去られる粉体
の量とを一定に保たなければならないからである。分散
液の濃度がストランドのごく真近で変動する場合であっ
て且つ引き続き供給される分散液の平均濃度に必ずしも
対応しないときには、最終製品における熱可塑性樹脂の
量も変動してしまう。
ド上に一定量の粉体を付着せしめることは極めて困難で
ある。何故ならば、この目的のためには、粉体分散液中
の固形分と、繊維ストランドによって取り去られる粉体
の量とを一定に保たなければならないからである。分散
液の濃度がストランドのごく真近で変動する場合であっ
て且つ引き続き供給される分散液の平均濃度に必ずしも
対応しないときには、最終製品における熱可塑性樹脂の
量も変動してしまう。
しかしながら、熱可塑性樹脂の量の変動は、そのもの
を最終製品において好適でないものにする。何故ならば
製造された複合体の繊維含量及び正確な寸法はそれによ
って影響を受けるからである。
を最終製品において好適でないものにする。何故ならば
製造された複合体の繊維含量及び正確な寸法はそれによ
って影響を受けるからである。
例えば、アメリカ特許第4,626,306号においては、粉
体が添加された繊維ストランドを、水性ポリマー粉体を
含む分散液の分散浴から出て来た後に、ロールニップへ
と導くことにより、過剰のポリマー粉体を分散媒と共に
繊維ストランドから絞り取り、熱可塑性樹脂の量を調節
する。この方法を用いると、極めて損傷を受けやすい強
化用繊維、特に炭素繊維が損傷を受ける危険性がある。
しかも、加工中であるか又は既にストランド中に存在す
る損傷したフィラメントは、回転ロールに付着してしま
い、該回転ロールの回りに巻き付いてしまう。これは、
熱可塑性樹脂の量の検量及び全工程に関して問題であ
る。分散浴のポリマー濃度の変化による効果は、全く考
慮されていない。
体が添加された繊維ストランドを、水性ポリマー粉体を
含む分散液の分散浴から出て来た後に、ロールニップへ
と導くことにより、過剰のポリマー粉体を分散媒と共に
繊維ストランドから絞り取り、熱可塑性樹脂の量を調節
する。この方法を用いると、極めて損傷を受けやすい強
化用繊維、特に炭素繊維が損傷を受ける危険性がある。
しかも、加工中であるか又は既にストランド中に存在す
る損傷したフィラメントは、回転ロールに付着してしま
い、該回転ロールの回りに巻き付いてしまう。これは、
熱可塑性樹脂の量の検量及び全工程に関して問題であ
る。分散浴のポリマー濃度の変化による効果は、全く考
慮されていない。
アメリカ特許第4,680,224号においては、分散浴中に
おいて粉体を添加した繊維ストランドを、その後加熱ダ
イ中で検量する。そのような検量はスレッド・スナップ
（thread snaps）になる傾向があることが経験的に知ら
れているので（特に繊維含量が45容量％以上の場合）、
引取り速度は高々30.5cm/分である。
おいて粉体を添加した繊維ストランドを、その後加熱ダ
イ中で検量する。そのような検量はスレッド・スナップ
（thread snaps）になる傾向があることが経験的に知ら
れているので（特に繊維含量が45容量％以上の場合）、
引取り速度は高々30.5cm/分である。
従来の方法に関する更なる技術的問題は、分散浴中の
ポリマー濃度の局所的安定化である。これは、分散浴か
ら出てくる繊維ストランドの熱可塑性樹脂含量が一定と
なるためには、繊維ストランドが分散中を通過する場合
に、ポリマー粉体粒子の濃度が局所的に同一である部分
を常に通過しなければならないからである。ポリマー粉
体粒子の沈降が時間に依存すること又は渦巻き効果は、
一般に比較的高速で分散浴を通過しそれ故に滞留時間が
短いストランドの熱可塑性樹脂の含量に差異をもたら
す。
ポリマー濃度の局所的安定化である。これは、分散浴か
ら出てくる繊維ストランドの熱可塑性樹脂含量が一定と
なるためには、繊維ストランドが分散中を通過する場合
に、ポリマー粉体粒子の濃度が局所的に同一である部分
を常に通過しなければならないからである。ポリマー粉
体粒子の沈降が時間に依存すること又は渦巻き効果は、
一般に比較的高速で分散浴を通過しそれ故に滞留時間が
短いストランドの熱可塑性樹脂の含量に差異をもたら
す。
従来の方法は、分散剤及び増粘剤を多量に添加するこ
とによって、分散液の濃度の局所的均一性少なくとも部
分的に改良されている。例えば、WO88/03468に記載され
ているような極端な場合には、水性分散液の粘度が、そ
れらの添加により少なくとも50Pasまで増加する。
とによって、分散液の濃度の局所的均一性少なくとも部
分的に改良されている。例えば、WO88/03468に記載され
ているような極端な場合には、水性分散液の粘度が、そ
れらの添加により少なくとも50Pasまで増加する。
しかしながら、分散剤及び他の異物質の割合が高くな
ると、基本的に望ましくなく且つ不利なものであるそれ
らが最終製品中に高い割合で存在することになる。例え
ば、ガラス繊維を用いた強化の場合、親水性基を含む物
質は、ガラスの表面も同様に親水性の故に、優先的にガ
ラス繊維とマトリックスとの間の界面に付着してしま
う。これは、危険であり、とりわけ機械的性質の損傷を
生じる。特に、これは界面に存在する親水性基へ移動す
る水分子によって起こり得る。同様に、施用するプラス
チックの熱変形の抵抗温度より下でさえ熱損傷が生じ得
る。
ると、基本的に望ましくなく且つ不利なものであるそれ
らが最終製品中に高い割合で存在することになる。例え
ば、ガラス繊維を用いた強化の場合、親水性基を含む物
質は、ガラスの表面も同様に親水性の故に、優先的にガ
ラス繊維とマトリックスとの間の界面に付着してしま
う。これは、危険であり、とりわけ機械的性質の損傷を
生じる。特に、これは界面に存在する親水性基へ移動す
る水分子によって起こり得る。同様に、施用するプラス
チックの熱変形の抵抗温度より下でさえ熱損傷が生じ得
る。
分散浴の粘度が一層高い分散液に多数のフィラメント
から成る繊維ストランド間に流すことは、より一層難し
い。その結果、個々のフィラメント間にポリマー粉体粒
子を均一に付着せしめるには一層の努力を必要とする。
例えば、もし転向ピンを含浸浴中で使用するならば、転
向角及び引取り力が増加し、その結果、製造速度が短縮
されるが、繊維の損傷が増加してしまう。
から成る繊維ストランド間に流すことは、より一層難し
い。その結果、個々のフィラメント間にポリマー粉体粒
子を均一に付着せしめるには一層の努力を必要とする。
例えば、もし転向ピンを含浸浴中で使用するならば、転
向角及び引取り力が増加し、その結果、製造速度が短縮
されるが、繊維の損傷が増加してしまう。
本発明の方法はこれらの欠点を避けるか、又はそれら
を決定的に低減させるものである。
を決定的に低減させるものである。
本発明の方法によれば、引張強さが高く且つ熱可塑性
樹脂含量の一定性が高い（即ち実質的に一定の繊維含量
と実質的に一定寸法とを有する）一方向性強化複合体を
熱可塑性樹脂粉体の分散液から製造することができる。
この強化複合体は、分散浴から出て来る繊維ストランド
の熱可塑性樹脂含量を該ストランドの幅から測定し、そ
して、測定された繊維ストランドの幅の値を分散浴の固
形分含量を一定化するために使用することによって製造
される。
樹脂含量の一定性が高い（即ち実質的に一定の繊維含量
と実質的に一定寸法とを有する）一方向性強化複合体を
熱可塑性樹脂粉体の分散液から製造することができる。
この強化複合体は、分散浴から出て来る繊維ストランド
の熱可塑性樹脂含量を該ストランドの幅から測定し、そ
して、測定された繊維ストランドの幅の値を分散浴の固
形分含量を一定化するために使用することによって製造
される。
これは、熱可塑性樹脂粉体の平均粒子サイズが一定で
あるという条件下で、分散浴から出て来る繊維ストラン
ドの幅が、明らかに熱可塑性樹脂粉体の繊維ストランド
含量に依存するという発見に基づくものである。
あるという条件下で、分散浴から出て来る繊維ストラン
ドの幅が、明らかに熱可塑性樹脂粉体の繊維ストランド
含量に依存するという発見に基づくものである。
従って、繊維ストランドが移動する付近の分散浴の局
所的ポリマー濃度を測定する方法が判明した。何故なら
ば、一定の引取り速度において、上述したように繊維ス
トランドの幅は熱可塑性樹脂粉体の繊維ストランド分に
依存するので、このことはつまり、局所的ポリマー濃度
に依存することになるからである。
所的ポリマー濃度を測定する方法が判明した。何故なら
ば、一定の引取り速度において、上述したように繊維ス
トランドの幅は熱可塑性樹脂粉体の繊維ストランド分に
依存するので、このことはつまり、局所的ポリマー濃度
に依存することになるからである。
事実、与えられた定常状態の濃度条件下では、繊維の
幅が分散浴の全濃度へ一定の依存をすることが経験的に
知られていた（このことは、短時間の試験によって実験
的に確認されている）。広い範囲に亙って、この関数は
線形である。
幅が分散浴の全濃度へ一定の依存をすることが経験的に
知られていた（このことは、短時間の試験によって実験
的に確認されている）。広い範囲に亙って、この関数は
線形である。
従って、分散浴から出て来る繊維ストランド幅の測定
値は、最終製品における熱可塑性樹脂の含量を決めるの
に適切である。もしこのバンド幅がやがて一定に保たれ
るならば、複合体中の熱可塑性樹脂含量も一定となる。
このための操作量は、分散浴の全ポリマー濃度であり、
それが変化すると繊維ストランド付近の局所的粉体濃度
も変化する。
値は、最終製品における熱可塑性樹脂の含量を決めるの
に適切である。もしこのバンド幅がやがて一定に保たれ
るならば、複合体中の熱可塑性樹脂含量も一定となる。
このための操作量は、分散浴の全ポリマー濃度であり、
それが変化すると繊維ストランド付近の局所的粉体濃度
も変化する。
ポリマー濃度は、好ましくは異なるポリマー濃度を有
する分散液の添加により調整する。この目的のために、
異なる濃度を有する三つの分散液を用いることが好まし
い。その三つのうちの中間のものの濃度は、分散浴から
出て来るストランドの濃度として予測される値に設定す
る。添加する量は、分散浴のレベル制御器によって設定
し得る。
する分散液の添加により調整する。この目的のために、
異なる濃度を有する三つの分散液を用いることが好まし
い。その三つのうちの中間のものの濃度は、分散浴から
出て来るストランドの濃度として予測される値に設定す
る。添加する量は、分散浴のレベル制御器によって設定
し得る。
繊維ストランドの幅は、局所的には、好ましくは一又
はそれ以上の少なくとも少しの程度までストランドに広
がる転向ピン（deflecting pin）を用いて測定し得る。
測定そのものは、種々な方法で行い得る。
はそれ以上の少なくとも少しの程度までストランドに広
がる転向ピン（deflecting pin）を用いて測定し得る。
測定そのものは、種々な方法で行い得る。
測定は、例えば光学的又はレーザー光学的方法のよう
な非接触的方法が好ましい。
な非接触的方法が好ましい。
使用する分散媒は、好ましくは水である。しかしなが
ら、それは他の物質、特に有機溶剤も使用可能である。
分散液の濃度は、分散媒１あたり30−300g、好ましく
は分散媒１あたり50−150gに設定する。
ら、それは他の物質、特に有機溶剤も使用可能である。
分散液の濃度は、分散媒１あたり30−300g、好ましく
は分散媒１あたり50−150gに設定する。
本発明の方法は、完全に均質に混合された分散浴を必
要としない。何故ならば、ストランド幅、ストランドが
ポリマー粉体で覆われる位置における局所的ポリマー濃
度の尺度だからである。
要としない。何故ならば、ストランド幅、ストランドが
ポリマー粉体で覆われる位置における局所的ポリマー濃
度の尺度だからである。
この理由のために、分散液がかなり低い粘度でも操作
可能である。その粘度は、高々50mPasであり、好ましく
は高々10mPasであり、特に好ましくは4mPas以下であ
る。それ故に、単に分散液の粘度を増加させるための助
剤は全く必要ないのである。
可能である。その粘度は、高々50mPasであり、好ましく
は高々10mPasであり、特に好ましくは4mPas以下であ
る。それ故に、単に分散液の粘度を増加させるための助
剤は全く必要ないのである。
そのような理由から、分散助剤の量を少なくすること
も可能である。即ち、分散助剤の量を、既に調製された
分散液に基づき、0.3重量％以下、好ましくは0.15重量
％以下にすることも可能である。
も可能である。即ち、分散助剤の量を、既に調製された
分散液に基づき、0.3重量％以下、好ましくは0.15重量
％以下にすることも可能である。
適切な分散助剤は、特に脂肪アルコール、脂肪酸、グ
リセロール脂肪酸エステル、アルキルグリコシド、アル
キルフェノール、ポリプロピレングリコール、アルキル
アミン又は脂肪酸アミドのエトキシレーションによって
得られるような非イオン性界面活性剤である。また、シ
リコンに基づく非イオン性物質又はパーフルオロアルキ
ル鎖を有する非イオン物質も適切である。
リセロール脂肪酸エステル、アルキルグリコシド、アル
キルフェノール、ポリプロピレングリコール、アルキル
アミン又は脂肪酸アミドのエトキシレーションによって
得られるような非イオン性界面活性剤である。また、シ
リコンに基づく非イオン性物質又はパーフルオロアルキ
ル鎖を有する非イオン物質も適切である。
好ましくは撹拌しながらか、ポンプで再循環させなが
らか、又は分散浴にガス流を通過させることによって分
散浴をかき回して、ポリマー粉体粒子を追加的に懸濁状
態に保つ。
らか、又は分散浴にガス流を通過させることによって分
散浴をかき回して、ポリマー粉体粒子を追加的に懸濁状
態に保つ。
繊維ストランドは、好ましくは固定転向装置を介して
分散浴中へ導き得る。該固定転向装置は、好ましくは半
径２〜120mmのシリンダー状から成る。しかしながら、
他の形状の曲面を使用することも可能であり、例えば、
円錐状、球状、放物線状、双曲線状の表面部材、又はそ
の他の所望の機能を満たすような曲面を有する表面部材
を使用することも可能である。
分散浴中へ導き得る。該固定転向装置は、好ましくは半
径２〜120mmのシリンダー状から成る。しかしながら、
他の形状の曲面を使用することも可能であり、例えば、
円錐状、球状、放物線状、双曲線状の表面部材、又はそ
の他の所望の機能を満たすような曲面を有する表面部材
を使用することも可能である。
もしシリンダー状の転向装置を使用するならば、２〜
10ピンの使用が好ましい。ピンの合計で得られたストラ
ンドの全転向角度は比較的小さくできる。それは480゜
以下、好ましくは270゜以下、特に好ましくは170゜以下
である。
10ピンの使用が好ましい。ピンの合計で得られたストラ
ンドの全転向角度は比較的小さくできる。それは480゜
以下、好ましくは270゜以下、特に好ましくは170゜以下
である。
本発明の方法は、低い引取り力で操作し、且つ繊維に
非常に優しい。この理由のために、100m/分までの高い
製造速度が可能であるが、しかし、製造速度は少なくと
も8m/分であり、好ましくは少なくとも15m/分であり、
特に好ましくは少なくとも25m/分である。実際には、速
度の設定は、本質的に強化用繊維の性質に依存する。HM
炭素繊維のような比較的脆い繊維は、例えばアラミド繊
維よりも明らかに操作が困難である。
非常に優しい。この理由のために、100m/分までの高い
製造速度が可能であるが、しかし、製造速度は少なくと
も8m/分であり、好ましくは少なくとも15m/分であり、
特に好ましくは少なくとも25m/分である。実際には、速
度の設定は、本質的に強化用繊維の性質に依存する。HM
炭素繊維のような比較的脆い繊維は、例えばアラミド繊
維よりも明らかに操作が困難である。
熱可塑性樹脂粉体は、如何なる商業用に入手可能な熱
可塑性樹脂から成っていてもよく、又は変性熱可塑性樹
脂から成っていてもよい。
可塑性樹脂から成っていてもよく、又は変性熱可塑性樹
脂から成っていてもよい。
ポリマー粉体は、強化用繊維を構成する材料より低い
軟化点又は融点を有していなければならない。適切なポ
リマー粉体は、例えば、最も広い意味において熱可塑性
樹脂である。即ち熱可塑性的に、可逆的に又は一時的に
挙動する物質が適切である。熱可塑性樹脂の例は、ポリ
オレフィン、ポリビニルハライド、ポリビニルエステ
ル、ポリビニルエーテルのようなビニルポリマー、ポリ
アクリル酸エステル及びポリメタクリレート、有機セル
ロースエステル、更に、ポリアミド、ポリウレタン、ポ
リウレア、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテル、
ポリスチレン、ポリヒダントイン、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリアリーレンスルフィド、ポリスルホン、ポ
リカーボネート、重合及び／又は重付加可能な二重結合
を有する化合物、ポリイミド先駆物質、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフ
ルオロアルケン、ポリエステルカーボネート及び液晶ポ
リマー、更に、極性基がグラフトした（ポリオレフィン
のような）無極性熱可塑性ポリマーである。
軟化点又は融点を有していなければならない。適切なポ
リマー粉体は、例えば、最も広い意味において熱可塑性
樹脂である。即ち熱可塑性的に、可逆的に又は一時的に
挙動する物質が適切である。熱可塑性樹脂の例は、ポリ
オレフィン、ポリビニルハライド、ポリビニルエステ
ル、ポリビニルエーテルのようなビニルポリマー、ポリ
アクリル酸エステル及びポリメタクリレート、有機セル
ロースエステル、更に、ポリアミド、ポリウレタン、ポ
リウレア、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテル、
ポリスチレン、ポリヒダントイン、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリアリーレンスルフィド、ポリスルホン、ポ
リカーボネート、重合及び／又は重付加可能な二重結合
を有する化合物、ポリイミド先駆物質、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフ
ルオロアルケン、ポリエステルカーボネート及び液晶ポ
リマー、更に、極性基がグラフトした（ポリオレフィン
のような）無極性熱可塑性ポリマーである。
好ましい熱可塑性樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリブチレン、ポリペンテン、ポリ塩化ビニル、
ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポ
リメタクリロニトリル、ABSのようなポリスチレンを含
有する多相プラスチック、タイプ６のポリアミド、タイ
プ６−６のポリアミド、タイプ12のポリアミド、ポリエ
チレンテレフタレート、ビスフェノールＡポリカーボネ
ート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケト
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリエステルカーボネート及び液晶ポリマー、更
に、極性基がグラフトしたポリプロピレンである。
レン、ポリブチレン、ポリペンテン、ポリ塩化ビニル、
ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポ
リメタクリロニトリル、ABSのようなポリスチレンを含
有する多相プラスチック、タイプ６のポリアミド、タイ
プ６−６のポリアミド、タイプ12のポリアミド、ポリエ
チレンテレフタレート、ビスフェノールＡポリカーボネ
ート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケト
ン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリエステルカーボネート及び液晶ポリマー、更
に、極性基がグラフトしたポリプロピレンである。
熱可塑性樹脂は、また例えば交互コポリマー、ブロッ
クコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマ
ー及びポリブレンドのような、広範囲の組み合わせで存
在し得る。
クコポリマー、グラフトコポリマー、ランダムコポリマ
ー及びポリブレンドのような、広範囲の組み合わせで存
在し得る。
粉体の有用な粒子サイズは、350μｍ以下、好ましく
は100μｍ以下、特に好ましくは20μｍ以下である。
は100μｍ以下、特に好ましくは20μｍ以下である。
強化用繊維の化学構造は大いに異なり得る。それら
は、また熱可塑性材料からも成り得る。唯一の本質的な
基準は、強化用繊維が、個々の熱可塑性樹脂マトリック
スよりも高い軟化点又は融点を有することである。その
結果、それらは熱可塑性樹脂マトリックスが溶融した後
でも、固体構造物として保持されている。繊維材料の例
は、種々の種類のシリケート化及び非シリケート化ガラ
ス、炭素、ホウ素、炭化珪素、金属、合金、金属酸化
物、金属窒化物、金属炭化物及びシリケートのような無
機材料であり、更に、天然及び合成ポリマー、例えばポ
リアクリロニトリル、ポリエステル、超高延伸ポリオレ
フィン繊維、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、液晶
ポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミ
ド、コットン及びセルロースのような有機材料である。
高融点の材料、例えばガラス、炭素、アラミド、液晶ポ
リマー及びポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミ
ドが好ましい。
は、また熱可塑性材料からも成り得る。唯一の本質的な
基準は、強化用繊維が、個々の熱可塑性樹脂マトリック
スよりも高い軟化点又は融点を有することである。その
結果、それらは熱可塑性樹脂マトリックスが溶融した後
でも、固体構造物として保持されている。繊維材料の例
は、種々の種類のシリケート化及び非シリケート化ガラ
ス、炭素、ホウ素、炭化珪素、金属、合金、金属酸化
物、金属窒化物、金属炭化物及びシリケートのような無
機材料であり、更に、天然及び合成ポリマー、例えばポ
リアクリロニトリル、ポリエステル、超高延伸ポリオレ
フィン繊維、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、液晶
ポリマー、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミ
ド、コットン及びセルロースのような有機材料である。
高融点の材料、例えばガラス、炭素、アラミド、液晶ポ
リマー及びポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケ
トン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミ
ドが好ましい。
複合体中の繊維の含量は、20〜75容量％、好ましくは
45〜65容量％である。
45〜65容量％である。
測定によると、製造された複合体中の熱可塑性樹脂含
量の一時的変動は、実際はかなり小さいことが判明し
た。変動は、複合体に存在する熱可塑性樹脂容量の３％
以下、好ましくは２％以下、特に好ましくは1.5％以下
である。従って、60容量％の繊維含量を有する複合体の
場合には、繊維含量の許容差は結果的には、1.2容量
％、好ましくは0.8容量％、特に好ましくは0.6容量％で
ある。複合体の寸法における許容差は、それに相当して
小さい。
量の一時的変動は、実際はかなり小さいことが判明し
た。変動は、複合体に存在する熱可塑性樹脂容量の３％
以下、好ましくは２％以下、特に好ましくは1.5％以下
である。従って、60容量％の繊維含量を有する複合体の
場合には、繊維含量の許容差は結果的には、1.2容量
％、好ましくは0.8容量％、特に好ましくは0.6容量％で
ある。複合体の寸法における許容差は、それに相当して
小さい。
製造された複合体は、高い引張強さを有する。もしガ
ラス繊維、アラミド繊維及びHT炭素繊維が使用されるな
らば、理論引張強さの85％、好ましくは90％、特に好ま
しくは95％の引張強さを達成する。これらの理論値は、
マトリックスの比較的低い強度は関係なしに、繊維製造
業者によって提供された情報により計算した純粋な繊維
の強度である。
ラス繊維、アラミド繊維及びHT炭素繊維が使用されるな
らば、理論引張強さの85％、好ましくは90％、特に好ま
しくは95％の引張強さを達成する。これらの理論値は、
マトリックスの比較的低い強度は関係なしに、繊維製造
業者によって提供された情報により計算した純粋な繊維
の強度である。
実施例１ 12,000（12k）フィラメントの炭素繊維ロービング（C
elionHTA7CG30−500）を、ポリフェニレンスルフィド
（PPS）粉体を含む水性粉体分散液中を通して2.9m/分の
速度で引き取る。粉体の平均粒子サイズは、20μｍであ
る。分散液には助剤として非イオン性界面活性剤「Crem
ophor」A25（BASF社製）を水１当たり2gの濃度となる
ように添加する。
elionHTA7CG30−500）を、ポリフェニレンスルフィド
（PPS）粉体を含む水性粉体分散液中を通して2.9m/分の
速度で引き取る。粉体の平均粒子サイズは、20μｍであ
る。分散液には助剤として非イオン性界面活性剤「Crem
ophor」A25（BASF社製）を水１当たり2gの濃度となる
ように添加する。
繊維ストランドを、５本のピンを介して分散液中に導
く。ピン回りの繊維ストランドの転向角度の合計は128
゜である。
く。ピン回りの繊維ストランドの転向角度の合計は128
゜である。
分散浴から出た時点でのロービング幅が明らかにロー
ビングの繊維含量に依存し、そして、この繊維含量が明
らかに分散液の粉体含量に依存することが判明した。詳
細な測定値は、以下の通りである。
ビングの繊維含量に依存し、そして、この繊維含量が明
らかに分散液の粉体含量に依存することが判明した。詳
細な測定値は、以下の通りである。
実施例２ 実施例１と同様の材料及び同様の組成物から成る分散
浴を用いて、分散液の粉体含量を一定の100g/に保
ち、且つ、界面活性剤の含量を一定の1g/に保ちつ、
ロービングの速度を変動させた。ロービングの繊維含
量、即ちロービング幅は、明らかにストランドの速度に
依存する。次の測定値を得た。
浴を用いて、分散液の粉体含量を一定の100g/に保
ち、且つ、界面活性剤の含量を一定の1g/に保ちつ、
ロービングの速度を変動させた。ロービングの繊維含
量、即ちロービング幅は、明らかにストランドの速度に
依存する。次の測定値を得た。
実施例３ 実施例１と同様の材料及び同様の組成物から成る分散
浴を用いて、ロービングの速度を19m/分に増加した。分
散液の粉体含量は130g/であり、界面活性剤の含量は
1.3g/である。分散浴から出て来るロービングは7.1mm
の幅及び68容量％の繊維含量を有していた。
浴を用いて、ロービングの速度を19m/分に増加した。分
散液の粉体含量は130g/であり、界面活性剤の含量は
1.3g/である。分散浴から出て来るロービングは7.1mm
の幅及び68容量％の繊維含量を有していた。
実施例４ 実施例３と同様の条件下で、アラミド繊維（Twaron H
M 1056,805テックス,Akzo社製）のロービングを3m/分の
速度で分散液を通して引き取る。粒子サイズは22μｍで
あり、粉体濃度は100g/である。分散浴から出て来る
ロービングは、6.2mmの幅及び58容量％の繊維含量を有
していた。
M 1056,805テックス,Akzo社製）のロービングを3m/分の
速度で分散液を通して引き取る。粒子サイズは22μｍで
あり、粉体濃度は100g/である。分散浴から出て来る
ロービングは、6.2mmの幅及び58容量％の繊維含量を有
していた。
実施例５ 実施例１の分散浴を、全プロセス中に組み入れる。同
じ材料を使用する。分散液を、水1000g当たりPPS粉体95
g及びCremophor0.9gを添加することによって調合する。
製造された分散液は、2mPasの低粘度を有する。
じ材料を使用する。分散液を、水1000g当たりPPS粉体95
g及びCremophor0.9gを添加することによって調合する。
製造された分散液は、2mPasの低粘度を有する。
12Kロービングを、3.5m/分の速度で分散浴に通しボビ
ンに連続的に引き取る。そして幅の測定後、向流熱空気
流によって1.6mの長さの管状の熱風炉の中で第一の乾燥
する。熱風炉温度は、入り口地点で330℃、中央で400℃
及び出口地点で370℃である。
ンに連続的に引き取る。そして幅の測定後、向流熱空気
流によって1.6mの長さの管状の熱風炉の中で第一の乾燥
する。熱風炉温度は、入り口地点で330℃、中央で400℃
及び出口地点で370℃である。
引き続き、第二の炉において、ポリマー粉体を完全に
溶融する。この放射炉は、0.6mの長さ及び370℃の温度
を有する。次の工程において、熱ストランドを固化し、
そして、80℃に温度制御した鋼製の型（contour）ロー
ルのロールニップで冷却する。ロールニップ力は58Nで
ある。ロールの下流の工程には引き取り系があり、それ
は全装置を通してストランドを引き取る。
溶融する。この放射炉は、0.6mの長さ及び370℃の温度
を有する。次の工程において、熱ストランドを固化し、
そして、80℃に温度制御した鋼製の型（contour）ロー
ルのロールニップで冷却する。ロールニップ力は58Nで
ある。ロールの下流の工程には引き取り系があり、それ
は全装置を通してストランドを引き取る。
製造された一方向性強化複合体は、59容量％の繊維含
量を有する。引張強さは、2120mPaである。強化用繊維
の引張長さの値は製造業者によると3792mPaであるの
で、理論値の94.8％の引張強さが達成される。容量の変
動は、複合体材料中の熱可塑性樹脂の容量に基づいて1.
2％以下であるか、又は複合体全体に基づいて、0.5％以
下である。
量を有する。引張強さは、2120mPaである。強化用繊維
の引張長さの値は製造業者によると3792mPaであるの
で、理論値の94.8％の引張強さが達成される。容量の変
動は、複合体材料中の熱可塑性樹脂の容量に基づいて1.
2％以下であるか、又は複合体全体に基づいて、0.5％以
下である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライヒェルト，カルル−ハインツ ドイツ連邦共和国デー−1000 ベルリン 19，アホルンアレー 51 (72)発明者 クーネルト，ロサー ドイツ連邦共和国デー−1000 ベルリン 41，ヴィルヘルムシェヘア・シュトラ ーセ 21アー (72)発明者 リントナー，ヴォルフガング ドイツ連邦共和国デー−4047 ドルマー ゲン，デュエルエルシュトラーセ 15 (72)発明者 ゴルトマン，ゲルド ドイツ連邦共和国デー−4150 クレフェ ルト，エミル−ファイネンデゲン−シュ トラーセ １ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 70/00 - 70/88
Claims (6)
- 【請求項１】繊維ストランドをその長さ方向に移動しな
がら熱可塑性樹脂粉体の分散浴を通し、分散媒を除去
し、そして、熱可塑性樹脂が溶融するまで加熱すること
によって得られる、一定の熱可塑性樹脂含量を有する一
方向性強化複合体の製造方法であって、 前記分散浴から出て来る繊維ストランドの幅を測定し、
そして、前記測定された幅の値を分散液のポリマー含量
を調整するために用いることを特徴とする、前記方法。 - 【請求項２】分散液が高々50mPasの粘度を有することを
特徴とする、請求の範囲第１項の方法。 - 【請求項３】分散液に添加する分散助剤の量が、既に調
製された分散液に基づいて、0.3％以下であることを特
徴とする、請求の範囲第１項の方法。 - 【請求項４】8m/分以上の引き取り速度が達成されるこ
とを特徴とする、請求の範囲第１項の方法。 - 【請求項５】製造された複合体の熱可塑性樹脂含量の一
時的変動が、複合体中に存在する熱可塑性樹脂容量の３
％以下であることを特徴とする、請求の範囲第１項の方
法。 - 【請求項６】ガラス繊維、アラミド繊維及びHT炭素繊維
が使用されるならば、製造された複合体の引張強さが理
論引張強さの85％以上であることを特徴とする、請求の
範囲第１項の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4121915A DE4121915A1 (de) | 1991-07-03 | 1991-07-03 | Herstellung von verbundwerkstoffen aus polymerpulverdispersionen |
| DE4121915.5 | 1991-07-03 | ||
| PCT/EP1992/001395 WO1993001045A1 (de) | 1991-07-03 | 1992-06-22 | Herstellung von verbundwerkstoffen aus polymerpulverdispersionen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06509031A JPH06509031A (ja) | 1994-10-13 |
| JP2965355B2 true JP2965355B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=6435277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5501912A Expired - Fee Related JP2965355B2 (ja) | 1991-07-03 | 1992-06-22 | ポリマー粉体分散液からの複合体の製造 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0592473B1 (ja) |
| JP (1) | JP2965355B2 (ja) |
| KR (1) | KR940701334A (ja) |
| AT (1) | ATE143853T1 (ja) |
| DE (2) | DE4121915A1 (ja) |
| ES (1) | ES2093261T3 (ja) |
| WO (1) | WO1993001045A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE4317649A1 (de) * | 1993-05-27 | 1994-12-01 | Hoechst Ag | Glasfaserverstärkter Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE4325260A1 (de) * | 1993-07-28 | 1995-02-02 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Verbundwerkstoffe |
| EP0937560B1 (de) * | 1998-02-20 | 2003-04-09 | Arova Schaffhausen AG | Herstellung von unidirektional faserverstärkten Thermoplasten |
| EP1086795B1 (de) * | 1999-09-23 | 2003-02-26 | Arova Schaffhausen AG | Verbundwerkstoff mit in einer Thermoplastmatrix eingebetteten Fasern |
| EP1197512A1 (de) * | 2000-10-13 | 2002-04-17 | Sulzer Markets and Technology AG | Verfahren zur Bildung eines feinteiligen Polymerisats |
| US6528611B2 (en) | 2000-10-13 | 2003-03-04 | Arova Schaffhausen Ag | Method for forming a finely divided polymerizate |
| EP2623532A1 (de) | 2012-01-31 | 2013-08-07 | Technische Fachhochschule Wildau | Polyurethan-Kompositwerkstoff und Verfahren zur Herstellung desselben |
| DE102015003778B4 (de) | 2015-03-24 | 2017-03-23 | Helmut Schmieder | Verfahren zur Herstellung von Prepregs aus Fasern und thermoplastischem Kunststoff |
| FR3034425B1 (fr) | 2015-03-31 | 2017-05-05 | Airbus Defence & Space Sas | Bain d'impregnation aqueux pour fibres de renfort et ses applications |
| GB201514579D0 (en) | 2015-08-17 | 2015-09-30 | Invibio Device Component Mfg Ltd | A device |
| JP2018145238A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | 旭化成株式会社 | 中間基材、及び、繊維強化複合材料成形体、並びにその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| FR2516441A1 (fr) * | 1981-11-18 | 1983-05-20 | Spie Batignolles | Procede de fabrication de profiles en resine thermoplastique chargee de fibres, installation pour la mise en oeuvre, profiles obtenus et leur utilisation |
| US4680224A (en) * | 1984-03-06 | 1987-07-14 | Phillips Petroleum Company | Reinforced plastic |
| DE3521228A1 (de) * | 1985-06-13 | 1986-12-18 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von halbzeug aus faserverstaerkten kunststoffen |
| US4894105A (en) * | 1986-11-07 | 1990-01-16 | Basf Aktiengesellschaft | Production of improved preimpregnated material comprising a particulate thermoplastic polymer suitable for use in the formation of substantially void-free fiber-reinforced composite article |
-
1991
- 1991-07-03 DE DE4121915A patent/DE4121915A1/de not_active Withdrawn
-
1992
- 1992-06-22 AT AT92912497T patent/ATE143853T1/de not_active IP Right Cessation
- 1992-06-22 JP JP5501912A patent/JP2965355B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-22 KR KR1019930704086A patent/KR940701334A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-06-22 ES ES92912497T patent/ES2093261T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-22 DE DE59207343T patent/DE59207343D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-22 WO PCT/EP1992/001395 patent/WO1993001045A1/de active IP Right Grant
- 1992-06-22 EP EP92912497A patent/EP0592473B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| KR940701334A (ko) | 1994-05-28 |
| EP0592473A1 (de) | 1994-04-20 |
| DE59207343D1 (de) | 1996-11-14 |
| JPH06509031A (ja) | 1994-10-13 |
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