JP3090723B2 - 繊維複合シートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強靭なプレート材料、
各種製品を得るためのプレス成形用材料であるいわゆる
スタンパブルシートなどに使用される繊維複合シートの
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維複合シートの製造方法として、
（イ）圧縮空気のジェット気流下で強化短繊維と粉体状
熱可塑性樹脂を混合して網上に落下させて集積したの
ち、集積物を移動する無端ベルト上へ移し、加熱加圧後
冷却してシート状となす方法（特開昭５９−４９９２９
号公報参照）、及び（ロ）強化短繊維と粉体状熱可塑性
樹脂を流動状態に保ちながら容器内で混合し、これを容
器から取り出し、移動する無端ベルト上に落下させて集
積したのち、所定間隔をおいて対向せしめられた移動す
る上下無端ベルトの間隙へ送り込み、加熱加圧後冷却し
てシート状となす方法は知られている（特開昭６２−２
０８９１４号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記（イ）の繊維複合
シートの製造方法では、比重の異なる強化短繊維と粉体
状熱可塑性樹脂を気流下で混合して落下集積するもので
あるから、繊維と樹脂との分布が不均一となり、得られ
たシートの物性のばらつきが大きくなるという問題があ
る。さらに上記（ロ）の繊維複合シートの製造方法で
は、強化短繊維と粉体状熱可塑性樹脂を容器中で混合す
るものであるから、バッチ方式とならざるを得ないため
シートを連続的に得ることができず、生産性が悪いとい
う問題がある。

【０００４】本発明の目的は、強化繊維がモノフィラメ
ント単位で分散しかつモノフィラメント相互間にまで熱
可塑性樹脂が充分に含浸し、しかも熱可塑性樹脂と繊維
との分布が均一で、物性のばらつきの少ない繊維複合シ
ートを生産性よく製造しうる方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による繊
維複合シートの製造方法は、多数の連続モノフィラメン
トよりなる強化繊維束を、粉体状熱可塑性樹脂の流動層
中を通過させ、繊維束の各モノフィラメントに粉体状熱
可塑性樹脂を付着させる工程と、樹脂付着繊維束を所定
長さに切断する工程と、切断樹脂付着繊維を、少なくと
も１つの回転軸に所定間隔おきに設けられた多数のフィ
ンに上方から接触させてフィン相互の間隙を通過させた
後、所定間隔をおいて対向せしめられた上下無端ベルト
の間隙への送り込み部上に落下させて集積する工程と、
切断樹脂付着繊維集積物を両無端ベルトの間隙へ送り込
み、これを移動する両無端ベルトで挾みながら、加熱及
び冷却領域を通過させてシート状となす工程とを含むこ
とを特徴とするものである。

【０００６】請求項２の発明による繊維複合シートの製
造方法は、フィンが円板フィンであることを特徴とする
ものである。

【０００７】請求項３の発明による繊維複合シートの製
造方法は、フィンがその周縁に所要数の角部が設けられ
ているものであることを特徴とするものである。

【０００８】強化繊維としては、使用せられる熱可塑性
樹脂の溶融温度において熱的に安定な繊維が用いられ
る。具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、シリコン・チ
タン・炭素繊維、ボロン繊維、微細な金属繊維、アラミ
ド繊維、液晶ポリマー繊維、ポリエステル繊維、ポリア
ミド繊維などの有機繊維をあげることができる。

【０００９】モノフィラメントの直径は１〜５０μｍが
好ましい。多数の連続モノフィラメントを強化繊維束と
するさいに集束剤を使用しても使用しなくてもよいが、
使用する場合には、集束剤の付着量が１重量％以下が好
ましく、さらに好ましくは０．５重量％以下である。集
束剤の付着量が１重量％を超えると、流動層中で繊維束
をモノフィラメント単位に分離するのが困難となり、熱
可塑性樹脂のモノフィラメント相互間への含浸性が低下
する。

【００１０】強化繊維束は、連続するモノフィラメント
が数百〜数千から構成されたストランド状またはロービ
ング状のものである。そしてこの強化繊維束は、製造す
る繊維複合シートの幅、厚み、製造速度などを考慮し
て、通常多数並列にして使用される。

【００１１】粉体状熱可塑性樹脂としては、加熱により
溶融軟化する樹脂がすべて使用可能である。例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリス
チレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフ
ェニレンオキサイド、ポリエーテルスルホン、ポリエー
テルエーテルケトンなどが使用される。また上記熱可塑
性樹脂を主成分とする共重合体やグラフト樹脂やブレン
ド樹脂、例えばエチレン−塩化ビニル共重合体、酢酸ビ
ニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重
合体、ウレタン−塩化ビニル共重合体、アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリル酸変性ポ
リプロピレン、マレイン酸変性ポリエチレンなども使用
しうる。そして前記熱可塑性樹脂には、安定剤、滑剤、
加工助剤、可塑剤、着色剤のような添加剤が配合されて
もよい。また重合時に粉体状で得られる熱可塑性樹脂及
び粉砕機により粉体状となされる熱可塑性樹脂のいずれ
も使用できる。粒子径としては、平均粒径が２mm以下が
好ましい。平均粒径が２mmを超えると、流動層中で強化
繊維束のモノフィラメントに均一に付着させにくくな
る。

【００１２】熱可塑性樹脂と強化繊維との割合は、繊維
複合シートの必要とする物性により適宜決定されるが、
シート中の強化繊維が５〜７０重量％であることが好ま
しい。強化繊維が５重量％未満ではシートの機械的強度
が充分でなく、７０重量％を超えると熱可塑性樹脂が均
一に含浸したシートが得にくい。

【００１３】切断樹脂付着繊維の長さは、通常０．５〜
５００mmであり、特に５〜１５０mmが好ましい。切断樹
脂付着繊維の長さが０．５mm未満ではシートの補強効果
が少なく、また５００mmを超えると均質な繊維複合シー
トを得ることが困難となる。

【００１４】

【作用】本発明による繊維複合シートの製造方法は、ま
ず、多数の連続モノフィラメントよりなる強化繊維束
を、粉体状熱可塑性樹脂の流動層中を通過させるから、
流動層中で、気体の噴出や流動層中に発生する靜電気や
粉末状熱可塑性樹脂の擦り揉みによって、強化繊維はモ
ノフィラメント単位に分離、開繊され、モノフィラメン
ト相互間に粉体状熱可塑性樹脂が侵入し、靜電気的に各
モノフィラメントに捕捉されて付着する。そして、樹脂
付着繊維束を所定長さに切断し、切断樹脂付着繊維を、
少なくとも１つの回転軸に所定間隔おきに設けられた多
数のフィンに上方から接触させてフィン相互の間隙を通
過させるから、繊維束のフィラメントが均一に分散す
る。このようにフィラメントが均一に分散せしめられた
切断樹脂付着繊維を、所定間隔をおいて対向せしめられ
た上下無端ベルトの間隙への送り込み部上に落下させて
集積し、切断樹脂付着繊維集積物を両無端ベルトの間隙
へ送り込み、これを移動する両無端ベルトで挾みなが
ら、加熱領域及び冷却領域を通過させるから、熱可塑性
樹脂がモノフィラメント相互間にまで充分含浸する。そ
の結果、熱可塑性樹脂と繊維との分布が均一となる。

【００１５】

【実施例】

実施例１ まず、この発明の実施に使用する装置につき、図面を参
照して説明する。以下の説明において、前とは図１の右
方向をいうものとする。

【００１６】図１に示す繊維複合シート製造装置は、強
化繊維束(F1)が巻回されている巻戻しロール(1) と、そ
の前方に配置されかつ粉体状熱可塑性樹脂の満たされた
槽を備えている流動層装置(2) と、流動層装置(2) の前
方に配された上下一対のスクレーパー(3) と、スクレー
パー(3) の前方に配された拡幅手段(4) と、拡幅手段
(4) の前方に配されかつ巻き戻しロール(1) から強化繊
維束(F1)を巻き戻すための引き取り駆動ロール(5) 及び
ピンチ・ロール(6) と、ピンチ・ロール(6) の前下方で
引き取り駆動ロール(5) と対峙せしめられたロータリー
・カッター(7) と、駆動ロール(5) 及びロータリー・カ
ッター(7) の中間下方に配されかつ所定間隔おきに設け
られた多数の円板フィン(9) を有する回転軸(8) と、所
定間隔をおいて対向せしめられた上下無端ベルト(10)(1
1)と、両無端ベルト(10)(11)の対向移送部(10a)(11a)に
対して後側から順次配された加熱手段(12)及び冷却手段
(13)とを備えており、下無端ベルト(11)の後部が上無端
ベルト(11)より後方に突出せしめられ、その移送部(11
a) の後方延長部分がフィン(9) 付き回転軸(8) の下方
に位置せしめられ、両無端ベルト(10)(11)の間隙への送
り込み部(11b) となされている。なお、上記移送部(11
a) を延長して送り込み部(11b) とする代わりに、別の
無端ベルトを同じ場所に配置して送り込み部を設けても
よい。

【００１７】流動層装置(2) の槽底は多孔板(14)で形成
せられており、気体供給路から送られてきた空気や窒素
などの気体(G) が多孔板(14)の下方からこれの多数の孔
を通って上方に噴出せしめられる。その結果、流動層装
置(2) の槽内に満たされた粉体状熱可塑性樹脂は噴出気
体(G) によって流動化状態となり流動層(R) が形成され
る。流動層装置(2) の槽内及びその前後壁上端には、繊
維束(F1)を案内するためのガイド・バー(15)が設けられ
ている。

【００１８】拡幅手段(4) としては、所定間隔をおきか
つ前のものが後のものより上方に位置せしめられている
２つの固定バーが用いられている。

【００１９】図２には、所定間隔おきに多数の円板フィ
ン(9) を有する１つのフィン付き回転軸(8) が拡大して
示されている。円板フィン(9) の厚み、直径および相互
間隔は、切断樹脂付着繊維(F3)が必ず円板フィン(9) と
接触するように、切断樹脂付着繊維(F3)の長さ及び量に
より適宜決定される。また、円板フィン(9) の周速は、
切断樹脂付着繊維(F3)が滞留し、これが円板フィン(9)
相互の間隙を通過し得なくならないように、ロータリー
・カッター(7) の周速より速い方がよい。なお、円板フ
ィンは平坦なものに限らず、図５に示されているよう
に、回転軸(38)に所定間隔おきに設けられた両面に凹凸
状に波を打っている円形のフィン(39)のようなものも使
用しうる。したがって、「円板フィン」には、平坦なも
ののみならず両面凹凸状に波を打った形状のものも含ま
れるものとする。また回転軸(8) の直径も必要に応じて
適宜決定せられるもので、任意である。

【００２０】両無端ベルト(10)(11)は、モーター（図示
略）で上下各複数のプーリー(16)(17)のうち上下各１つ
を駆動することにより、連続して同方向へほぼ同速度で
移動するようになされている。また上無端ベルト(10)の
移送部(10a) の後部は、後上向きに傾斜せしめられてお
り、上下移送部(10a)(11a)の間隙が後方に向かって広が
っている。上下無端ベルト(10)(11)は、高強度で耐熱性
のある、例えばスチール、ステンレス、ガラス布強化テ
フロンなどで形成される。

【００２１】加熱手段(12)としては、電熱式または熱風
循環式の加熱炉が用いられ、これらの中を上下無端ベル
ト(10)(11)を通過させてもよいし、或いは上下無端ベル
ト(10)(11)の移送部(10a)(11a)を上下より押さえかつ直
接加熱する複数対の加熱ロールが用いられてもよい。加
熱手段(12)内及び上下冷却手段(13)の内側には、上下対
応位置に複数対のガイド・ロール(18)(19)がそれぞれ配
設されており、複数対のガイド・ロール(18)(19)の間隙
は、それぞれ調整可能となされている。冷却手段(13)と
しては、上下無端ベルト(10)(11)の移送部(10a)(11a)に
対し、空気を吹き付けて冷却するブロアーが用いられ
る。なお、ガイド・ロール(19)自体が冷却されるように
してもよい。

【００２２】上記装置を用い、巻き戻しロール(1) から
多数の連続モノフィラメントよりなる強化繊維束(F1)１
２本を、引き取り駆動ロール(5) 及びピンチ・ロール
(6) によりひねりが生じないようにしながら巻き戻し、
粉体状熱可塑性樹脂の流動層(R) 中を通過させ、繊維束
(F1)の各モノフィラメントに粉体状熱可塑性樹脂を付着
させる。

【００２３】粉体状熱可塑性樹脂としては、スーパー・
ミキサーで予め下記の配合により混合したものを用い
た。

【００２４】 ポリ塩化ビニル樹脂（平均重合度４００、平均粒径１５０μｍ） ……１００重量部 ブチル錫マレエート ……３重量部 ポリエチレンワックス ……０．５重量部 ステアリルアルコール ……１重量部 強化繊維束(F1)としては、直径２３μｍのモノフィラメ
ント４０００本が集束されてなる幅約８mmのロービング
状ガラス繊維束（集束剤付着量約０．３重量％）を用い
た。

【００２５】樹脂付着繊維束(F2)を上下一対のスクレー
パー(3) 間を通過させ、スクレーパー(3) により過剰の
粉体状熱可塑性樹脂を除去し、粉体状熱可塑性樹脂と強
化繊維の重量割合が７：３となるように調節する。この
ように上下一対のスクレーパー(3) の間隙を調節するこ
とにより、粉体状熱可塑性樹脂の付着量を調整すること
ができる。

【００２６】樹脂付着量が調整された樹脂付着繊維束(F
2)を拡幅手段(4) によって元の幅、すなわち樹脂付着前
の強化繊維束(F1)の幅よりも広くする。拡幅の程度は一
般に元の幅に対して１．２〜５０倍程度で、好ましくは
２〜５０倍程度であるが、ここでは元の幅の約３．７５
倍の幅３０mmに拡幅する。

【００２７】拡幅された樹脂付着繊維束(F2)を、引き取
り駆動ロール(5) 及びピンチ・ロール(6) 間を通過さ
せ、つぎにロータリー・カッター(7) により長さ約２５
mmに切断し、短寸法の切断樹脂付着繊維(F3)とする。

【００２８】切断樹脂付着繊維(F3)を、円板フィン(9)
付き回転軸(8) に上方から接触させてフィン(9) 相互の
間隙を通過させ、モノフィラメント単位にまで開繊し、
均一に分散させた後、上下無端ベルト(10)(11)の間隙へ
の送り込み部(11b) の上に自然落下させ集積する。集積
量は、幅６００mmの下無端ベルト(11)の送り込み部(11
b) の中央部において、約５００mmの範囲にわたり３３
２０ｇ／ｍ² となるようにした。このときの集積物(F4)
の見掛け厚みは約３２mmであった。

【００２９】円板フィン(9) 付き回転軸(8) としては、
長さ６００mmの回転軸に直径１９０mm、厚み１mmの円板
フィンを３０mm間隔で設けたものを用い、円板フィン
(9) の周速を５０ｍとした。上下無端ベルト(10)(11)に
は、幅６００mm、厚さ約１mmのガラス布強化テフロン・
ベルトを用いた。

【００３０】切断樹脂付着繊維集積物(F4)を、５８０mm
／分の速度で移動する上下無端ベルト(10)(11)で挾みな
がら、両無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を上下ガイド
・ロール(18)により約２．１mmに調節して切断樹脂付着
繊維集積物(F4)を厚み方向に加圧して長さ約１５００mm
で約２００℃の熱風が循環している加熱手段としての加
熱炉(12)中を通過させ、粉体状熱可塑性樹脂を溶融させ
てフィラメント相互間に溶融樹脂を含浸させる。集積物
(F4)を厚み方向に加圧することにより、溶融した熱可塑
性樹脂が流動してモノフィラメント相互間の空隙を埋
め、熱可塑性樹脂と強化繊維とが確実に一体化するので
ある。

【００３１】引き続いて、溶融状態にある樹脂と強化繊
維の混合物を、上下無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を
上下ガイド・ロール(19)により約２mmに調節して加圧
し、そして冷却手段としての冷却ブロアー(13)により冷
却し、繊維複合樹脂シート(S)を得た。この繊維複合樹
脂シート(S) は、幅約５００mm、厚み約２mmであって、
フィラメント相互間には熱可塑性樹脂がよく含浸してお
り、かつフィラメントが均一に分散していた。

【００３２】５００mm×２０００mmの上記繊維複合シー
トの５箇所より、３０mm×３０mmの試験片を無作為に切
り出し、７００℃中で５時間処理して樹脂分を焼却除去
し、ガラス繊維の含有量を測定した。また同じく２０mm
×１５０mmの試験片を切り出し、支点間距離１２０mmで
３点曲げ試験を行ない、曲げ強度を測定した。その結果
を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例２ この実施例は、図１の装置において、図３及び図４に示
すように、円板フィン(29)付き回転軸(28)が２つ組合わ
されたものを用いたものである。すなわち、長さ６００
mmの回転軸(28)に、直径１９０mm、厚み１mmの円板フィ
ン(29)を５０mmの間隔で設けた円板フィン(29)付き回転
軸(28)２つを、円板フィン(29)の中心を１００mm離し、
互いの円板フィン(29)の間隔を２５mmとして噛合わせた
ものであり、前回転軸を反時計方向に、後回転軸を時計
方向に回転させ、それぞれの周速を５０ｍとした。

【００３５】粉体状熱可塑性樹脂としては、ペレット状
ポリプロピレン樹脂の冷凍粉砕粉体（平均粒径２００μ
ｍ）を用い、また強化繊維束(F1)として、直径２３μｍ
のモノフィラメント４０００本が集束されてなる幅約８
mmのロービング状ガラス繊維束（集束剤付着量約０．３
重量％）１０本を用いた。

【００３６】実施例１と同様の工程を経て得られた樹脂
付着繊維束(F2)を、上下一対のスクレーパー(3) 間を通
過させ、スクレーパー(3)により過剰の粉体状熱可塑性
樹脂を除去し、粉体状熱可塑性樹脂と強化繊維の重量割
合が６：４となるように調整する。

【００３７】樹脂付着量が調整された繊維束(F2)を拡幅
手段(4) によって元の幅の約６．２５倍の幅５０mmに拡
幅する。

【００３８】拡幅された樹脂付着繊維束(F2)を、ロータ
リー・カッター(7) により長さ約２５mmに切断し、短寸
法の切断樹脂付着繊維(F3)とする。

【００３９】切断樹脂付着繊維(F3)を、噛み合わされた
２つの円板フィン(29)付き回転軸(28)に上方から接触さ
せてフィン(29)相互間を通過させた後、上下無端ベルト
(10)(11)の間隙への送り込み部(11b) の上に落下させ集
積する。集積量は、幅６００mmの下無端ベルト(11)の送
り込み部(11b) の中央部において、約５００mmの範囲に
わたり３６００ｇ／ｍ² となるようにした。このときの
集積物(F4)の見掛け厚みは約４５mmであった。

【００４０】切断樹脂付着繊維集積物(F4)を、５００mm
／分の速度で移動する実施例１と同じ構造の上下無端ベ
ルト(10)(11)で挾みながら、両無端ベルト(10)(11)間の
最小間隙を上下ガイド・ロール(18)により約３．２mmに
調節し、長さ約１５００mmで約２１０℃の熱風が循環し
ている加熱炉(12)中を通過させて粉体状熱可塑性樹脂を
溶融させ、フィラメント相互間に溶融樹脂を含浸させ
る。

【００４１】引き続いて、溶融状態にある樹脂と強化繊
維の混合物を、上下無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を
上下ガイド・ロール(19)により約３mmに調節して加圧
し、冷却ブロアー(13)により冷却して繊維複合樹脂シー
ト(S) を得た。この繊維複合樹脂シート(S) は、幅約５
００mm、厚み約３mmであって、フィラメント相互間には
熱可塑性樹脂がよく含浸しており、かつフィラメントが
均一に分散していた。

【００４２】実施例１と同様にして、上記繊維複合シー
トのガラス繊維の含有量及び曲げ強度を測定した。その
結果を表２に示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】なお、この実施例は、円板フィン付き回転
軸が２つ使用されたものであるが、円板フィン付き回転
軸の数及び配列は必要に応じて任意に定められ、例えば
後述の図７及び図８に示すような数及び配列にしてもよ
い。

【００４５】実施例３ 粉体状熱可塑性樹脂として、ナイロン−６樹脂粉体（平
均粒径約８０μｍ）を用い、また強化繊維束として、直
径７μｍのモノフィラメント６０００本が集束されてな
る幅約６mmのロービング状ポリアクリロニトリル系炭素
繊維束１０本を用いた。

【００４６】円板フィン付き回転軸として、実施例１と
同じ構造のものが用いられたが、円板フィン(9) の径を
１００mm、厚みを２mmとし、その周速を７０ｍとした点
において実施例１のものと異なる。

【００４７】実施例１と同様の工程を経て得られた樹脂
付着繊維束(F2)を上下一対のスクレーパー(3) 間を通過
させ、スクレーパー(3) により過剰の粉体状熱可塑性樹
脂を除去し、粉体状熱可塑性樹脂と強化繊維の重量割合
が７．５：２．５となるように調整する。

【００４８】樹脂付着量が調整された繊維束(F2)を拡幅
手段(4) によって元の幅の約４．１７倍の幅２５mmに拡
幅する。

【００４９】拡幅された樹脂付着繊維束(F2)を、ロータ
リー・カッター(7) により長さ約５０mmに切断し、短寸
法の切断樹脂付着繊維(F3)とする。

【００５０】切断樹脂付着繊維(F3)を、円板フィン(9)
付き回転軸(8) に上方から接触させてフィン(9) 相互の
間隙を通過させた後、上下無端ベルト(10)(11)の間隙へ
の送り込み部(11b) の上に落下させ集積する。集積量
は、幅６００mmの下無端ベルト(11)の送り込み部(11b)
の中央部において、約５００mmの範囲にわたり３７５０
ｇ／ｍ² となるようにした。このときの集積物(F4)の見
掛け厚みは約３０mmであった。

【００５１】切断樹脂付着繊維集積物(F4)を、５００mm
／分の速度で移動する実施例１と同じ構造の上下無端ベ
ルト(10)(11)で挾みながら、両無端ベルト(10)(11)の間
の最小間隙を上下ガイド・ロール(18)により約３．２mm
に調節し、長さ約１５００mmで約２４０℃の熱風が循環
している加熱炉(12)中を通過させて粉体状熱可塑性樹脂
を溶融させ、フィラメント相互間に溶融樹脂を含浸させ
る。

【００５２】引き続いて、溶融状態にある樹脂と強化繊
維の混合物を、上下無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を
上下ガイド・ロールによりさらに約３mmに調節して加圧
し、冷却ブロアー(13)により冷却して繊維複合樹脂シー
ト(S) を得た。この繊維複合樹脂シート(S) は、幅約５
００mm、厚み約３mmであって、フィラメント相互間には
熱可塑性樹脂がよく含浸しており、かつフィラメントが
均一に分散していた。実施例１と同様にして、上記繊維
複合シートのガラス繊維の含有量及び曲げ強度を測定し
た。その結果を表３に示す。

【００５３】

【表３】

【００５４】実施例４ この実施例は、図１の装置において、フィンが円板では
なく、図６に示すように、フィン(49)の周縁に４つの角
部(50)が設けられているものを用いたものである。すな
わち、長さ６００mmの回転軸(48)に一辺の長さが８２mm
の正方形で、厚み１mmのフィン(49)を２５mm間隔で設け
たものを用い、周縁に４つの角部(50)を有するフィン(4
9)の周速を５０ｍとした。

【００５５】粉体状熱可塑性樹脂としては、スパーミキ
サーで予め下記の配合により混合したものを用いた。

【００５６】 ポリ塩化ビニル樹脂（平均重合度５４０、平均粒径１５０μｍ） ……１００重量部 ブチル錫マレエート ……３重量部 ポリエチレンワックス ……０．５重量部 ステアリルアルコール ……１重量部 ジオクチルフタレート ……５重量部 強化繊維束(F1)としては、直径２３μｍのモノフィラメ
ント４０００本が集束されてなるロービング状ガラス繊
維束を用いた。

【００５７】実施例１と同様の工程を経て得られた切断
樹脂付着繊維(F3)を、周縁に４つの角部(50)を有するフ
ィン(49)付き回転軸(48)の上方より接触させ、モノフィ
ラメント単位にまで開繊し、均一に分散させた後、上下
無端ベルト(10)(11)の間隙への送り込み部(11b) の上に
自然落下させ集積する。集積量は、幅６００mmの下無端
ベルト(11)の送り込み部(11b) の中央部において、約５
００mmの範囲にわたり５２３０ｇ／ｍ² となるようにし
た。このときの集積物(F4)の見かけ厚みは約５０mmであ
った。

【００５８】上下無端ベルト(10)(11)には、幅６００m
m、厚さ約１mmのガラス布強化テフロンベルトを用い
た。

【００５９】切断樹脂付着繊維集積物(F4)を、５８０mm
／分の速度で移動する上下無端ベルト(10)(11)で挾みな
がら、両無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を上下ガイド
・ロール(18)により約３．１mmに調節して切断樹脂付着
繊維集積物(F4)を厚み方向に加圧して長さ約１５００mm
で約２００℃の熱風が循環している加熱手段としての加
熱炉(12)中を通過させ、粉体状熱可塑性樹脂を溶融させ
てフィラメント相互間に溶融樹脂を含浸させる。

【００６０】引き続いて、溶融状態にある樹脂と強化繊
維の混合物を、上下無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を
上下ガイド・ロール(19)により約３mmに調節して加圧
し、冷却ブロアー(13)により冷却し、繊維複合樹脂シー
ト(S) を得た。この繊維複合樹脂シート(S) は、幅約５
００mm、厚み約３mmであって、フィラメント相互間には
熱可塑性樹脂がよく含浸しておりかつフィラメントが均
一に分散していた。

【００６１】実施例１と同様にして、上記繊維複合シー
トのガラス繊維の含有量及び曲げ強度を測定した。その
結果を表４に示す。

【００６２】

【表４】

【００６３】実施例５ この実施例は、図１の装置において、図７に示すよう
に、フィン(59)の周縁に８つの角部(60)が放射状に設け
られている回転軸(58)が、駆動ロール(5) 及びロータリ
ー・カッター(7) の中間下方から４つ斜め前下方に順次
ずらして１列に並べられたものを用いたものである。す
なわち、長さ６００mmの回転軸(58)に一辺が８２mmの２
つの正方形を、１方に対し他方を中心回りに４５度回転
させて重ねた形状の厚み１mmのフィン(59)を、１２．５
mmの間隔で設けたものを用い、周速を５０ｍとした。

【００６４】粉体状熱可塑性樹脂としては、ペレット状
ポリプロピレン樹脂の冷凍粉砕粉体（平均粒径２００μ
ｍ）を用い、また強化繊維束(F1)としては、直径２３μ
ｍのモノフィラメント４０００本が集束されてなる幅約
８mmのロービング状ガラス繊維束（集束剤付着量約０．
３重量％）１０本を用いた。

【００６５】実施例１と同様の工程を経て得られた樹脂
付着繊維束(F2)を、上下一対のスクレーパー(3) 間を通
過させ、スクレーパー(3)により過剰の粉体状熱可塑性
樹脂を除去し、粉体状熱可塑性樹脂と強化繊維の重量割
合が５．５：４．５となるように調整する。

【００６６】樹脂付着繊維束(F2)を、引き取り駆動ロー
ル(5) 及びピンチ・ロール(6) 間を通過させ、つぎにロ
ータリー・カッター(7) により長さ約２５mmに切断し、
短寸法の切断樹脂付着繊維(F3)とする。

【００６７】切断樹脂付着繊維(F3)を、４つの回転フィ
ン(59)のいずれかに接触させ、モノフィラメント単位に
まで、開繊し、均一に分散させた後、上下無端ベルト(1
0)(11)の間隙への送り込み部(11b) の上に自然落下させ
集積する。集積量は、幅６００mmの下無端ベルト(11)の
送り込み部(11b) の中央部において、約５００mmの範囲
にわたり４９１０ｇ／ｍ² となるようにした。このとき
の集積物(F4)の見掛け厚みは約４５mmであった。

【００６８】切断樹脂付着繊維集積物(F4)を、５００mm
／分の速度で移動する上下無端ベルト(10)(11)で挾みな
がら、両無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を上下ガイド
・ロール(18)により約３．２mmに調節して切断樹脂付着
繊維集積物(F4)を厚み方向に加圧して長さ約１５００mm
で約２１０℃の熱風が循環している加熱炉(12)中を通過
させ、粉体状熱可塑性樹脂を溶融させてフィラメント相
互間に溶融樹脂を含浸させる。

【００６９】引き続いて、溶融状態にある樹脂と強化繊
維の混合物を、上下無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を
上下ガイド・ロール(19)により約３mmに調節して加圧
し、冷却ブロアー(13)により冷却し、繊維複合樹脂シー
ト(S) を得た。この繊維複合樹脂シート(S) は、幅約５
００mm、厚み約３mmであって、フィラメント相互間には
熱可塑性樹脂がよく含浸しており、かつフィラメントが
均一に分散していた。

【００７０】実施例１と同様にして、上記繊維複合シー
トのガラス繊維の含有量及び曲げ強度を測定した。その
結果を表５に示す。

【００７１】

【表５】

【００７２】実施例６ この実施例は、図１の装置において、図８に示すよう
に、フィン(59)の周縁に８つの角部(60)が放射状に設け
られている回転軸(58)が、６つ前斜め下方に順次ずらさ
れて１列に並べられ、さらに、その下方に同様にフィン
(59)付き回転軸(58)が３つ前斜め下方に順次ずらされて
１列に並べられたものを用い、各回転軸(58)を図７の矢
印の方向に周速５０ｍで回転した。

【００７３】粉体状熱可塑性樹脂として、ナイロン−６
樹脂粉体（平均粒径約８０μｍ）を用い、また強化繊維
束(F1)としては、直径７μｍのモノフィラメント６００
０本が集束されてなるロービング状ポリアクリロニトリ
ル系炭素繊維束１０本を用いた。

【００７４】実施例１と同様の工程を経て得られた樹脂
付着繊維束(F2)を、上下一対のスクレーパー(3) 間を通
過させ、スクレーパー(3)により過剰の粉体状熱可塑性
樹脂を除去し、粉体状熱可塑性樹脂と強化繊維の重量割
合が３：１となるように調整する。

【００７５】樹脂付着繊維束(F2)を、引き取り駆動ロー
ル(5) 及びピンチ・ロール(6) 間を通過させ、つぎにロ
ータリー・カッター(7) により長さ約５０mmに切断し、
短寸法の切断樹脂付着繊維(F3)とする。

【００７６】切断樹脂付着繊維(F3)を、９つの回転フィ
ン(59)のいずれかに接触させ、モノフィラメント単位に
まで開繊し、均一に分散させた後、上下無端ベルト(10)
(11)の間隙への送り込み部(11b) の上に自然落下させ集
積する。集積量は、幅６００mmの下無端ベルト(11)の送
り込み部(11b) の中央部において、約５００mmの範囲に
わたり２６００ｇ／ｍ² となるようにした。このときの
集積物(F4)の見掛け厚みは約３２mmであった。

【００７７】切断樹脂付着繊維集積物(F4)を、５００mm
／分の速度で移動する上下無端ベルト(10)(11)で挾みな
がら、両無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を上下ガイド
・ロール(18)により約２．１mmに調節して切断樹脂付着
繊維集積物(F4)を厚み方向に加圧して長さ約１５００mm
で約２４０℃の熱風が循環している加熱炉(12)中を通過
させ、粉体状熱可塑性樹脂を溶融させてフィラメント相
互間に溶融樹脂を含浸させる。

【００７８】引き続いて、溶融状態にある樹脂と強化繊
維の混合物を、上下無端ベルト(10)(11)間の最小間隙を
上下ガイド・ロール(19)により約２mmに調節して加圧
し、冷却ブロアー(13)により冷却し、繊維複合樹脂シー
ト(S) を得た。この繊維複合樹脂シート(S) は、幅約５
００mm、厚み約２mmであって、フィラメント相互間には
熱可塑性樹脂がよく含浸しており、かつフィラメントが
均一に分散していた。

【００７９】実施例１と同様にして、上記繊維複合シー
トのガラス繊維の含有量及び曲げ強度を測定した。その
結果を表６に示す。

【００８０】

【表６】

【００８１】なお、周縁に角部が設けられているフィン
の形状は、実施例３〜５のものに限らない。また角部の
角度は実施例３〜５のものは９０度であるが、これも９
０度に限らない。角部の角度は、使用繊維の種類並びに
切断樹脂付着繊維の長さ及び量等により適宜決定される
が、３０〜１２０°のものが好ましい。３０度を超える
と強化繊維が角部に絡まるようになって均一分散性が悪
くなり、１２０度を超えると角部による強化繊維の開繊
及び分散効果が悪くなる。

【００８２】さらに、周縁に所要数の角度が設けられて
いるフィン付き回転軸は、必要に応じ、実施例３のよう
に１つだけ用いてもよいし、実施例４及び５のように複
数用いてもよい。複数の場合の配列は、使用繊維の種類
並びに切断樹脂付着繊維の長さ及び量等により適宜決定
されるが、フィンの最大回転外周が噛み合わず、フィン
相互の最大回転外周の距離が切断繊維の長さの３倍以下
が好ましい。フィンが噛み合うとフィン同士の間で強化
繊維が凝集して繊維の分散性が悪くなり、フィン相互の
最大回転外周の距離が切断樹脂付着繊維の長さの３倍を
超えると、強化繊維がフィンに接触しなくなり、フィン
による強化繊維の開繊及び分散効果がなくなる。

【００８３】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、強化繊維が
モノフィラメント単位で良好に分散し、かつ強化繊維が
モノフィラメント相互間にまで樹脂が充分に含浸するた
め、強化繊維の補強効果が高くて優れた物性を有し、し
かも強化繊維と樹脂の分布が均一となるので、物性の均
一な繊維複合シートが得られる。また工程が連続的であ
るから生産性もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に用いられる装置全体の垂直側断
面略図である。

【図２】実施例１及び３にそれぞれ用いられる円板フィ
ン付き回転軸の拡大平面図である。

【図３】実施例２で用いられる２つの円板フィン付き回
転軸の側面図である。

【図４】図３の２つの円板フィン付き回転軸の平面図で
ある。

【図５】円板フィンの変形例を示す斜視図である。

【図６】実施例４に用いられる周縁に所要数の角部が設
けられたフィンを有する回転軸と、その上方にある引き
取り駆動ロール、ピンチ・ロール及びロータリー・カッ
ターの側面図である。

【図７】実施例５に用いられる周縁に所要数の角部が設
けられたフィンを有する所定配列の回転軸と、その上方
にある引き取り駆動ロール、ピンチ・ロール及びロータ
リー・カッターの側面図である。

【図８】実施例６に用いられる周縁に所要数の角部が設
けられたフィンを有する所定配列の回転軸と、その上方
にある引き取り駆動ロール、ピンチ・ロール及びロータ
リー・カッターの側面図である。

【符号の説明】

(R) 粉体状熱可塑性樹脂の流動層 (F1) 強化繊維束 (F2) 樹脂付着繊維束 (F3) 切断樹脂付着繊維 (F4) 切断樹脂付着繊維集積物 (8)(28)(38)(48)(58) 回転軸 (9)(29)(39)(49)(59) フィン (60) 角部 (10) 上無端ベルト (11) 下無端ベルト (11b) 送り込み部 (12) 加熱手段 (13) 冷却手段 (S) 繊維複合シート

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 7:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 43/22 B29C 43/32 - 43/34 B29B 9/02 - 9/06 B29B 11/16 B29B 15/08 - 15/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 a) 多数の連続モノフィラメントよりな
   る強化繊維束を、粉体状熱可塑性樹脂の流動層中を通過
   させ、繊維束の各モノフィラメントに粉体状熱可塑性樹
   脂を付着させる工程と、 b) 樹脂付着繊維束を所定長さに切断する工程と、 c) 切断樹脂付着繊維を、少なくとも１つの回転軸に所
   定間隔おきに設けられた多数のフィンに上方から接触さ
   せてフィン相互の間隙を通過させた後、所定間隔をおい
   て対向せしめられた上下無端ベルトの間隙への送り込み
   部上に落下させて集積する工程と、 d) 切断樹脂付着繊維集積物を両無端ベルトの間隙へ送
   り込み、これを移動する両無端ベルトで挾みながら、加
   熱及び冷却領域を通過させてシート状となす工程 とを含む繊維複合シートの製造方法。
2. 【請求項２】 フィンが円板フィンである請求項１記載
   の繊維複合シートの製造方法。
3. 【請求項３】 フィンがその周縁に所要数の角部が設け
   られているものである請求項１記載の繊維複合シートの
   製造方法。