JP3098839B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法及び装置 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
シート（スタンパブルシート）の連続強化成形方法及び
その装置に関し、具体的には自動車用、配管継手用、産
業資材用等に適した繊維強化熱可塑性樹脂シートの成形
方法とその装置に関する。
シート（スタンパブルシート）の連続強化成形方法及び
その装置に関し、具体的には自動車用、配管継手用、産
業資材用等に適した繊維強化熱可塑性樹脂シートの成形
方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、自動車のバンパー等に最適な繊維
強化樹脂部材としてスタンパブルシートを加熱成形した
ものが知られている。このスタンパブルシートの製造方
式としては、樹脂シートと長繊維を積層し加熱成形する
ラミネート法、或いは特公昭５５−９１１９号に示され
る、短繊維と熱可塑性樹脂を湿式状態に分散させ、これ
をワイヤー上にて抄いて得た毛布状のウェブを乾燥させ
加熱成形する抄造法（抄紙法とも言う）等が知られてい
る。
強化樹脂部材としてスタンパブルシートを加熱成形した
ものが知られている。このスタンパブルシートの製造方
式としては、樹脂シートと長繊維を積層し加熱成形する
ラミネート法、或いは特公昭５５−９１１９号に示され
る、短繊維と熱可塑性樹脂を湿式状態に分散させ、これ
をワイヤー上にて抄いて得た毛布状のウェブを乾燥させ
加熱成形する抄造法（抄紙法とも言う）等が知られてい
る。
【０００３】しかし、上記ラミネート法は、成形性、リ
サイクルの面で難点が多く、現状では抄造法の方が有利
とされている。また、上記ラミネート法と抄造法の両者
に適用できる成形装置として、２枚のベルトで素材を挟
持した状態で加熱、加圧、冷却成形する、所謂ダブルベ
ルトプレス方式（以下、ＤＢＰと称する）が、例えば特
公昭６３−１５１３５号で知られている。
サイクルの面で難点が多く、現状では抄造法の方が有利
とされている。また、上記ラミネート法と抄造法の両者
に適用できる成形装置として、２枚のベルトで素材を挟
持した状態で加熱、加圧、冷却成形する、所謂ダブルベ
ルトプレス方式（以下、ＤＢＰと称する）が、例えば特
公昭６３−１５１３５号で知られている。
【０００４】図３にもとずいてＤＢＰ設備を用いたラミ
ネート法による従来のスタンパブルシートの製造法の概
要を説明すると、まずＤＢＰ設備は、上部ベルト２０、
下部ベルト２１を一対に配置し、該ベルト２０、２１の
特定範囲内に加熱、加圧部２２と冷却・加圧部２３の二
つの帯域を配置する。この加熱・加圧部２２と冷却・加
圧部２３の加圧機構はエンドレス状に転動可能な複数ロ
ール群２４を上下一対に配置して構成したものであり、
加熱・加圧部２２には加熱手段２５、冷却・加圧部２３
には冷却手段２６を設置してある。
ネート法による従来のスタンパブルシートの製造法の概
要を説明すると、まずＤＢＰ設備は、上部ベルト２０、
下部ベルト２１を一対に配置し、該ベルト２０、２１の
特定範囲内に加熱、加圧部２２と冷却・加圧部２３の二
つの帯域を配置する。この加熱・加圧部２２と冷却・加
圧部２３の加圧機構はエンドレス状に転動可能な複数ロ
ール群２４を上下一対に配置して構成したものであり、
加熱・加圧部２２には加熱手段２５、冷却・加圧部２３
には冷却手段２６を設置してある。
【０００５】しかして、上記ベルト２０、２１の上流側
から、常温のポリプロピレンの薄肉シート２７とガラス
繊維マット２８を交互に重ねた素材をその間に溶融樹脂
２９を介在させて、加熱・加圧部２２に供給し、素材に
十分な熱を加えて樹脂をガラス繊維マット内に流動含浸
させた後、冷却・加圧部２３で所定の厚みになるよう固
化させてシートを得る。
から、常温のポリプロピレンの薄肉シート２７とガラス
繊維マット２８を交互に重ねた素材をその間に溶融樹脂
２９を介在させて、加熱・加圧部２２に供給し、素材に
十分な熱を加えて樹脂をガラス繊維マット内に流動含浸
させた後、冷却・加圧部２３で所定の厚みになるよう固
化させてシートを得る。
【０００６】その際、上記素材の加熱・加圧成形に際し
て、常温のポリプロピレンの薄肉シート２７を均等に軟
化溶融させ、伝熱効率の悪いガラス繊維マット２８を均
等に昇温させるためには加熱・加圧部２２の機長を最大
素材厚みに対応させて長くしておく必要がある。
て、常温のポリプロピレンの薄肉シート２７を均等に軟
化溶融させ、伝熱効率の悪いガラス繊維マット２８を均
等に昇温させるためには加熱・加圧部２２の機長を最大
素材厚みに対応させて長くしておく必要がある。
【０００７】また、素材中に存在する空気を排出させる
ためには複数ロール群２４のロール間隔を無くすことが
望まれるが、設備構成上複数ロール群２４にロール間隔
が存在するので、素材中の空気のガスの排出は不完全と
なりシート中の空気の存在は避けられない。
ためには複数ロール群２４のロール間隔を無くすことが
望まれるが、設備構成上複数ロール群２４にロール間隔
が存在するので、素材中の空気のガスの排出は不完全と
なりシート中の空気の存在は避けられない。
【０００８】上記空気の存在した加熱・加圧成形体を冷
却・加圧部２３で冷却するに際しても複数ロール群２４
にロール間隔が存在する限り、存在する空気の排出は不
十分であり、皺、凹凸、局部膨れの原因となり良質なシ
ート成形品が得られない。上記問題は前記毛布状のウェ
ブを乾燥させ加熱成形する抄造法においても程度に差が
あるものの同様に発生する。
却・加圧部２３で冷却するに際しても複数ロール群２４
にロール間隔が存在する限り、存在する空気の排出は不
十分であり、皺、凹凸、局部膨れの原因となり良質なシ
ート成形品が得られない。上記問題は前記毛布状のウェ
ブを乾燥させ加熱成形する抄造法においても程度に差が
あるものの同様に発生する。
【０００９】通常、スタンパブルシートは例えば２０mm
の厚みのウェブ等を加熱・加圧して厚み３．８mmに冷却
した中間成形品であるが、特に、空気、その他のガス等
の存在しないスタンパブルシートを得るためには、十分
な加熱能力と冷却能力を兼ね備える必要がある。従っ
て、設備は過大で複雑な構造となり生産性も低く経済的
でないのが実情である。
の厚みのウェブ等を加熱・加圧して厚み３．８mmに冷却
した中間成形品であるが、特に、空気、その他のガス等
の存在しないスタンパブルシートを得るためには、十分
な加熱能力と冷却能力を兼ね備える必要がある。従っ
て、設備は過大で複雑な構造となり生産性も低く経済的
でないのが実情である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の対象とする、
抄造法にもとづく、解繊された繊維と熱可塑性樹脂粒子
からなるスタンパブルシート用ウェブは、加熱成形する
前に多量の空気が存在（少なくとも５０％以上）してい
るため、上記した既存のＤＢＰ設備でシート化する場
合、次のような問題点があった。
抄造法にもとづく、解繊された繊維と熱可塑性樹脂粒子
からなるスタンパブルシート用ウェブは、加熱成形する
前に多量の空気が存在（少なくとも５０％以上）してい
るため、上記した既存のＤＢＰ設備でシート化する場
合、次のような問題点があった。
【００１１】即ち、多量の空気層の存在により熱伝導が
悪く、加熱に時間がかかること。また、ウェブの厚み方
向に対して温度分布がつきやすく内部が溶融温度に達し
ないと高圧力を加えても所定のシート厚とならないこ
と。さらに、未溶融の流動性の悪い樹脂部分があるとシ
ート内に空気が残存し、これが皺や凹凸発生の原因とな
り良質なシート成形品が得られない。従って、従来のＤ
ＢＰ装置での成形における問題点を解消しうる抄造法に
もとづくウェブに適した新しい設備が望まれていた。
悪く、加熱に時間がかかること。また、ウェブの厚み方
向に対して温度分布がつきやすく内部が溶融温度に達し
ないと高圧力を加えても所定のシート厚とならないこ
と。さらに、未溶融の流動性の悪い樹脂部分があるとシ
ート内に空気が残存し、これが皺や凹凸発生の原因とな
り良質なシート成形品が得られない。従って、従来のＤ
ＢＰ装置での成形における問題点を解消しうる抄造法に
もとづくウェブに適した新しい設備が望まれていた。
【００１２】本発明は、このような実情に鑑みなされた
もので良質な表面性状と高い強度を持つスタンパブルシ
ートを高効率で得ることができる最適な成形法とこれを
効果的に実施することが可能な成形装置を提供すること
を目的とするものである。
もので良質な表面性状と高い強度を持つスタンパブルシ
ートを高効率で得ることができる最適な成形法とこれを
効果的に実施することが可能な成形装置を提供すること
を目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、一対のトップ
ロール、一対のエンドロール、及び両ロール間に張設し
た二枚のエンドレスベルトからなるダブルベルトプレス
によって繊維強化熱可塑性樹脂抄造ウェブをシートに成
形する方法において、該ダブルベルトプレスの前段に設
けた予備加熱装置により前記ウェブを該ウェブ内の樹脂
の融点±２０℃に加熱した後、その後段のダブルベルト
プレスのトップロールで前記ウェブを前記予備加熱温度
＋２０℃〜６０℃に急速加熱しながら加圧成形し、次に
ダブルベルトプレス内に配置した冷却手段で挟持冷却す
ることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続
強化成形方法であり、また、本発明は上記予備加熱装置
の加熱手段が通風加熱であることを特徴とする繊維強化
熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法であり、また、
本発明は上記ダブルベルトプレスのトップロールが次式
で定義されるロール半径Ｒを有するものであることを特
徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方
法であり、 ０．０００３５Ｍ＜Ｒ＜０．０１１０Ｍ Ｒ：ロール半径(m) Ｍ：処理するウェブ重量（kg／Hr・m ） また、本発明は繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化
成形装置において、前段に通風加熱手段で構成する予備
加熱装置を設け、その後段のダブルベルトプレスのトッ
プロールに加熱手段と加圧手段を装備し、ダブルベルト
プレスのトップロールとエンドロール間に該ダブルベル
トプレスのベルトを圧接する冷却装置を配置したことを
特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形
装置である。
ロール、一対のエンドロール、及び両ロール間に張設し
た二枚のエンドレスベルトからなるダブルベルトプレス
によって繊維強化熱可塑性樹脂抄造ウェブをシートに成
形する方法において、該ダブルベルトプレスの前段に設
けた予備加熱装置により前記ウェブを該ウェブ内の樹脂
の融点±２０℃に加熱した後、その後段のダブルベルト
プレスのトップロールで前記ウェブを前記予備加熱温度
＋２０℃〜６０℃に急速加熱しながら加圧成形し、次に
ダブルベルトプレス内に配置した冷却手段で挟持冷却す
ることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続
強化成形方法であり、また、本発明は上記予備加熱装置
の加熱手段が通風加熱であることを特徴とする繊維強化
熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法であり、また、
本発明は上記ダブルベルトプレスのトップロールが次式
で定義されるロール半径Ｒを有するものであることを特
徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方
法であり、 ０．０００３５Ｍ＜Ｒ＜０．０１１０Ｍ Ｒ：ロール半径(m) Ｍ：処理するウェブ重量（kg／Hr・m ） また、本発明は繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化
成形装置において、前段に通風加熱手段で構成する予備
加熱装置を設け、その後段のダブルベルトプレスのトッ
プロールに加熱手段と加圧手段を装備し、ダブルベルト
プレスのトップロールとエンドロール間に該ダブルベル
トプレスのベルトを圧接する冷却装置を配置したことを
特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形
装置である。
【００１４】
【作用】本発明は、ダブルベルトプレス方式によって繊
維強化熱可塑性樹脂抄造ウェブをシートに成形する方法
において、ダブルベルトプレスの前段に設けた予備加熱
装置により上記ウェブをウェブ内の樹脂の融点±２０℃
に加熱した後、その後段のダブルベルトプレスのトップ
ロールで上記ウェブを前記予備加熱温度＋２０℃〜６０
℃に急速加熱しながら加圧成形し、次にダブルベルトプ
レス内に配置した冷却手段で挟持冷却するという、二段
加熱・冷却法を採用するので、まず、加熱・加圧成形さ
れるウェブは、その加圧成形の前段で樹脂の融点付近ま
で予熱されて樹脂の流動性は充分に高まっているので、
加圧成形のための供給熱量はスタンパブルシート厚みに
設定するトップロールのみによる連続的な面熱伝導によ
って達成でき、加熱負荷が軽減されると共に加圧成形時
の空気排出が確実に達成される。また、加圧成形直後の
成形シートの冷却は成形シート内の繊維に起因する膨れ
に対抗できる圧力でダブルベルトを挟持しながらの冷却
でよい。
維強化熱可塑性樹脂抄造ウェブをシートに成形する方法
において、ダブルベルトプレスの前段に設けた予備加熱
装置により上記ウェブをウェブ内の樹脂の融点±２０℃
に加熱した後、その後段のダブルベルトプレスのトップ
ロールで上記ウェブを前記予備加熱温度＋２０℃〜６０
℃に急速加熱しながら加圧成形し、次にダブルベルトプ
レス内に配置した冷却手段で挟持冷却するという、二段
加熱・冷却法を採用するので、まず、加熱・加圧成形さ
れるウェブは、その加圧成形の前段で樹脂の融点付近ま
で予熱されて樹脂の流動性は充分に高まっているので、
加圧成形のための供給熱量はスタンパブルシート厚みに
設定するトップロールのみによる連続的な面熱伝導によ
って達成でき、加熱負荷が軽減されると共に加圧成形時
の空気排出が確実に達成される。また、加圧成形直後の
成形シートの冷却は成形シート内の繊維に起因する膨れ
に対抗できる圧力でダブルベルトを挟持しながらの冷却
でよい。
【００１５】また本発明は、上記予備加熱手段として通
風加熱を採用するので、通常５０％以上の空隙率を持つ
ウェブの通気性を利用して、ウェブをその厚み方向に均
等に、かつ効率的に予備加熱することができる。また、
風圧でウェブが圧縮されて空隙率が低下するので、予圧
した状態でウェブをダブルベルトプレスに供給できる。
風加熱を採用するので、通常５０％以上の空隙率を持つ
ウェブの通気性を利用して、ウェブをその厚み方向に均
等に、かつ効率的に予備加熱することができる。また、
風圧でウェブが圧縮されて空隙率が低下するので、予圧
した状態でウェブをダブルベルトプレスに供給できる。
【００１６】また本発明は、上記トップロールから繊維
強化熱可塑性樹脂ウェブに所定の熱量を伝えるために、
処理するウェブ重量Ｍに応じて、０．０００３５Ｍ＜Ｒ
＜０．０１１０Ｍの式で定義されるロール半径Ｒのトッ
プロールを装備したので、予備加熱されたウェブの成形
温度までの加熱および加熱圧力がストランド方向に連続
した面圧下で実施できる。
強化熱可塑性樹脂ウェブに所定の熱量を伝えるために、
処理するウェブ重量Ｍに応じて、０．０００３５Ｍ＜Ｒ
＜０．０１１０Ｍの式で定義されるロール半径Ｒのトッ
プロールを装備したので、予備加熱されたウェブの成形
温度までの加熱および加熱圧力がストランド方向に連続
した面圧下で実施できる。
【００１７】また本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂シー
トの連続強化成形装置において、前段に通風加熱手段で
構成する予備加熱装置を設け、その後段のダブルベルト
プレスのトップロールに加熱手段と加圧手段を装備し、
ダブルベルトプレスのトップロールとエンドロール間に
該ダブルベルトプレスのベルトを圧接する冷却装置を配
置して構成したので、加圧成形に要求されるウェブ温度
の大部分の熱量供給を予備加熱装置によって効率的に付
加でき、残余の熱量供給をダブルベルトプレス内で付加
すればよいので、加熱手段を装備したトップロールのみ
によって成形温度が確保できる。また、冷却装置はスタ
ンパブルシート内の繊維に起因する膨れに対抗する軽圧
下でよいので構造的に簡略化されたベルトを圧接する冷
却装置を採用することができ、結果として連続強化成形
装置の機長を短縮することができる。
トの連続強化成形装置において、前段に通風加熱手段で
構成する予備加熱装置を設け、その後段のダブルベルト
プレスのトップロールに加熱手段と加圧手段を装備し、
ダブルベルトプレスのトップロールとエンドロール間に
該ダブルベルトプレスのベルトを圧接する冷却装置を配
置して構成したので、加圧成形に要求されるウェブ温度
の大部分の熱量供給を予備加熱装置によって効率的に付
加でき、残余の熱量供給をダブルベルトプレス内で付加
すればよいので、加熱手段を装備したトップロールのみ
によって成形温度が確保できる。また、冷却装置はスタ
ンパブルシート内の繊維に起因する膨れに対抗する軽圧
下でよいので構造的に簡略化されたベルトを圧接する冷
却装置を採用することができ、結果として連続強化成形
装置の機長を短縮することができる。
【００１８】以下、本発明を図面にもとづいて具体的に
説明する。図１は、本発明に係わる成形方法を実施する
ための本発明装置の一例を示すものであり、図示するよ
うに成形装置は、前工程で抄造されて送られてくる所要
の組成及び厚み寸法、例えば２０〜４０mmのウェブ１ａ
の搬送ラインに沿って設けられている。
説明する。図１は、本発明に係わる成形方法を実施する
ための本発明装置の一例を示すものであり、図示するよ
うに成形装置は、前工程で抄造されて送られてくる所要
の組成及び厚み寸法、例えば２０〜４０mmのウェブ１ａ
の搬送ラインに沿って設けられている。
【００１９】本発明の連続強化成形装置は、まず前段
に、ウェブ１ａを予熱する予備加熱装置２を配置し、該
予備加熱装置２の後段に、ウェブ１ａを厚み方向に狭持
する上下にエンドレススチールベルト１２を有した加熱
・加圧と冷却・加圧することができるＤＢＰ装置３を配
置した基本的構成から成る。
に、ウェブ１ａを予熱する予備加熱装置２を配置し、該
予備加熱装置２の後段に、ウェブ１ａを厚み方向に狭持
する上下にエンドレススチールベルト１２を有した加熱
・加圧と冷却・加圧することができるＤＢＰ装置３を配
置した基本的構成から成る。
【００２０】上記予備加熱装置２はウェブ１ａを載置し
て移動する通気性の無端ベルト４、該ベルト４の経路中
に設けたウェブ１ａ及びベルト４を囲むチャンバー５、
該チャンバー５内にて一定温度、例えばウェブ１ａ中の
樹脂の融点±２０℃に加熱し又所定の圧力の温風を強制
的にウェブ１ａの厚み方向に通過させるためのブロワー
６、温風を発生させる例えば電気ヒーター等の熱供給装
置７から構成することができる。
て移動する通気性の無端ベルト４、該ベルト４の経路中
に設けたウェブ１ａ及びベルト４を囲むチャンバー５、
該チャンバー５内にて一定温度、例えばウェブ１ａ中の
樹脂の融点±２０℃に加熱し又所定の圧力の温風を強制
的にウェブ１ａの厚み方向に通過させるためのブロワー
６、温風を発生させる例えば電気ヒーター等の熱供給装
置７から構成することができる。
【００２１】上記ＤＢＰ装置３の搬送経路の入側先端に
は、ウェブ１ａを目的とする厚み、例えば２〜４mmの溶
融シート１ｂとすると共にウェブ１ａ中に存在する空気
を排出するために、例えば油圧により駆動される加圧手
段８と前記予備加熱装置２で予備加熱されたウェブ１ａ
を予備加熱温度＋２０℃〜６０℃に急速加熱する、例え
ば誘導加熱コイルからなる加熱手段９を内蔵した一対の
トップロール１０が設けられており、後端には一対のエ
ンドロール１１を設ける。このロール１０，１１間には
エンドレススチールベルト１２を張設してある。
は、ウェブ１ａを目的とする厚み、例えば２〜４mmの溶
融シート１ｂとすると共にウェブ１ａ中に存在する空気
を排出するために、例えば油圧により駆動される加圧手
段８と前記予備加熱装置２で予備加熱されたウェブ１ａ
を予備加熱温度＋２０℃〜６０℃に急速加熱する、例え
ば誘導加熱コイルからなる加熱手段９を内蔵した一対の
トップロール１０が設けられており、後端には一対のエ
ンドロール１１を設ける。このロール１０，１１間には
エンドレススチールベルト１２を張設してある。
【００２２】上記トップロール１０の下流側には、加熱
・加圧形成された溶融シート１ｂを成形シート１ｃに冷
却する冷却装置１３を配置する。この冷却装置１３は溶
融樹脂を含むシート中の強化繊維に起因する膨れに対抗
する加圧力で上下ベルト１２を圧接する複数対の冷却ロ
ール１４、冷却ガイドシュー１５あるいは両者を組み合
わせた態様で構成される。
・加圧形成された溶融シート１ｂを成形シート１ｃに冷
却する冷却装置１３を配置する。この冷却装置１３は溶
融樹脂を含むシート中の強化繊維に起因する膨れに対抗
する加圧力で上下ベルト１２を圧接する複数対の冷却ロ
ール１４、冷却ガイドシュー１５あるいは両者を組み合
わせた態様で構成される。
【００２３】上記通風加熱手段の予備加熱装置２を通過
する際に、ウェブ１ａはウェブ自体の通気性を利用して
短時間に所定温度、即ちウェブ１ａ内の樹脂の融点温度
±２０℃まで加熱されて部分的に溶融または軟化し、ウ
ェブ１ａは風圧で圧縮されて空隙率が下がる。
する際に、ウェブ１ａはウェブ自体の通気性を利用して
短時間に所定温度、即ちウェブ１ａ内の樹脂の融点温度
±２０℃まで加熱されて部分的に溶融または軟化し、ウ
ェブ１ａは風圧で圧縮されて空隙率が下がる。
【００２４】上記樹脂の融点温度＋２０℃を越える温度
にまで予備加熱すると樹脂が流動、滴下し予備加熱装置
２内を汚染するのみならず、溶融シート１ｂとしての樹
脂量が不足し不良品発生の原因となる。一方、融点温度
−２０℃未満の加熱であると後段のトップロール１０に
おける加圧成形に必要な熱量の追加供給量が増大するの
で好ましくない。
にまで予備加熱すると樹脂が流動、滴下し予備加熱装置
２内を汚染するのみならず、溶融シート１ｂとしての樹
脂量が不足し不良品発生の原因となる。一方、融点温度
−２０℃未満の加熱であると後段のトップロール１０に
おける加圧成形に必要な熱量の追加供給量が増大するの
で好ましくない。
【００２５】以上のようにウェブ中の樹脂の融点付近ま
で予備加熱されたウェブ１ａはＤＢＰ装置３の入側に設
けられた加熱成形用の加熱手段９を備え、シート１ｂ
（１ｃ）の厚みにセットされたトップロール１０によっ
て成形温度、具体的には予備加熱温度＋２０℃〜６０℃
まで一気に急速加熱される。
で予備加熱されたウェブ１ａはＤＢＰ装置３の入側に設
けられた加熱成形用の加熱手段９を備え、シート１ｂ
（１ｃ）の厚みにセットされたトップロール１０によっ
て成形温度、具体的には予備加熱温度＋２０℃〜６０℃
まで一気に急速加熱される。
【００２６】上記トップロール１０によるウェブ１ａの
加熱はロール１０による面加熱となり、熱伝導を大幅に
促進することができる。またロール１０によるウェブ１
ａの加圧は連続した面加圧となるのでウェブ１ａ内の含
有空気の排出が確実に達成できる。
加熱はロール１０による面加熱となり、熱伝導を大幅に
促進することができる。またロール１０によるウェブ１
ａの加圧は連続した面加圧となるのでウェブ１ａ内の含
有空気の排出が確実に達成できる。
【００２７】これに対して加熱と加圧の操作が不十分で
所定の温度に均一加熱されていない場合には、後段の冷
却成形過程で高圧力でロール加圧すると、流動性の不足
や表層と内部の流動性の差によって、皺や凹凸が発生し
良好なシートが得られない。従って、トップロール１０
で加圧と加熱を適正に行うことが重要となる。
所定の温度に均一加熱されていない場合には、後段の冷
却成形過程で高圧力でロール加圧すると、流動性の不足
や表層と内部の流動性の差によって、皺や凹凸が発生し
良好なシートが得られない。従って、トップロール１０
で加圧と加熱を適正に行うことが重要となる。
【００２８】ポリプロピレン・ガラス繊維系のスタンパ
ブルシートを例にとり、１５０℃まで予熱されたウェブ
１ａを２００℃まで一対の加熱成形用トップロール１０
で急速に均一加熱するための必要な昇温条件について具
体的に説明する。
ブルシートを例にとり、１５０℃まで予熱されたウェブ
１ａを２００℃まで一対の加熱成形用トップロール１０
で急速に均一加熱するための必要な昇温条件について具
体的に説明する。
【００２９】この昇温条件は、トップロール１０の表面
温度、スチールベルト１２を介したトップロール１０と
ウェブ１ａとの接触状態、即ち、総括熱伝達率と接触弧
長が決定されれば求められる。ここでのロールの表面温
度は、高温になり過ぎると樹脂の劣化が著しくなるので
上限があり本例では２５０℃である。また、後者の総括
熱伝達率と接触弧長は、化学工学実験によって総括熱伝
達率Ｕ及びロール接触弧長角度θは求められ、具体的に
は、Ｕ＝２０００kcal/m2 Hr℃、θ＝０．０８７３rad
と定まる。こうして得た前提に基いて以下、ロール半
径、昇温速度が求められる。
温度、スチールベルト１２を介したトップロール１０と
ウェブ１ａとの接触状態、即ち、総括熱伝達率と接触弧
長が決定されれば求められる。ここでのロールの表面温
度は、高温になり過ぎると樹脂の劣化が著しくなるので
上限があり本例では２５０℃である。また、後者の総括
熱伝達率と接触弧長は、化学工学実験によって総括熱伝
達率Ｕ及びロール接触弧長角度θは求められ、具体的に
は、Ｕ＝２０００kcal/m2 Hr℃、θ＝０．０８７３rad
と定まる。こうして得た前提に基いて以下、ロール半
径、昇温速度が求められる。
【００３０】このロール半径Ｒは、単位ロール幅と単位
時間当りに処理するウェブ重量Ｍに比例する必要熱量に
よって決まり、検討の結果次の関係式（１）、（２）を
満たす必要があることが分かった。 Ｒ＝（０．０９５６×Ｍ）／（Ｕ×θ） （１） Ｒ；ロール半径 (m) Ｍ；処理するウェブ重量 (kg／Hr・m) Ｕ；総括熱伝達率 (kcal/m2 Hr℃) θ；ロール接触弧長角度 (rad) ０．０００３５Ｍ＜Ｒ＜０．０１１０Ｍ （２）
時間当りに処理するウェブ重量Ｍに比例する必要熱量に
よって決まり、検討の結果次の関係式（１）、（２）を
満たす必要があることが分かった。 Ｒ＝（０．０９５６×Ｍ）／（Ｕ×θ） （１） Ｒ；ロール半径 (m) Ｍ；処理するウェブ重量 (kg／Hr・m) Ｕ；総括熱伝達率 (kcal/m2 Hr℃) θ；ロール接触弧長角度 (rad) ０．０００３５Ｍ＜Ｒ＜０．０１１０Ｍ （２）
【００３１】上記（１）式におけるＵ及びθは、上記し
たように別途決まるのでロール半径は処理するウェブ重
量Ｍのみで示すことができ、Ｕ＝２０００kcal/m2 Hr
℃、θ＝０．０８７３rad を代入するとＲ＝０．０００
５５Ｍとなる。従って、例えば、ウェブ重量の目付けグ
ラメージ４５００ g/m2 （厚み３．８mm相当）をライン
速度２ m/minで所定の温度まで加熱するためのロール半
径は、上記（１）式より３００mmとなりこの値以上であ
れば満足する。
たように別途決まるのでロール半径は処理するウェブ重
量Ｍのみで示すことができ、Ｕ＝２０００kcal/m2 Hr
℃、θ＝０．０８７３rad を代入するとＲ＝０．０００
５５Ｍとなる。従って、例えば、ウェブ重量の目付けグ
ラメージ４５００ g/m2 （厚み３．８mm相当）をライン
速度２ m/minで所定の温度まで加熱するためのロール半
径は、上記（１）式より３００mmとなりこの値以上であ
れば満足する。
【００３２】このような実験検討を重ねた結果、ウェブ
の予熱温度、接触状態、設備的に見たロール半径の上限
等を考慮すると好ましいロール半径は（２）式で示され
る範囲となる。即ち、下限は所定温度に均一に到達せ
ず、皺等の欠陥を生じたり、予熱温度を上げ過ぎれロー
ルへの噛み込みが不良となる領域である。また、上限
は、ロール径が過大となり設備的に経済性が損なわれる
領域である。
の予熱温度、接触状態、設備的に見たロール半径の上限
等を考慮すると好ましいロール半径は（２）式で示され
る範囲となる。即ち、下限は所定温度に均一に到達せ
ず、皺等の欠陥を生じたり、予熱温度を上げ過ぎれロー
ルへの噛み込みが不良となる領域である。また、上限
は、ロール径が過大となり設備的に経済性が損なわれる
領域である。
【００３３】また、このトップロール１０の加圧力は、
ウェブ１ａが溶融温度付近まで事前予熱されているこ
と、トップロール１０の入側で十分に加熱昇温されてい
ることから樹脂の流動性が高いため低い圧力（１〜２kg
/m2 ) の範囲でよい。従って、樹脂とグラスファイバー
が十分含浸した所定のシート厚に成形することができ
る。
ウェブ１ａが溶融温度付近まで事前予熱されているこ
と、トップロール１０の入側で十分に加熱昇温されてい
ることから樹脂の流動性が高いため低い圧力（１〜２kg
/m2 ) の範囲でよい。従って、樹脂とグラスファイバー
が十分含浸した所定のシート厚に成形することができ
る。
【００３４】次に、冷却成形ロール１４と冷却ガイドシ
ュー１５の組み合わせによって、溶融シート１ｂを上・
下のベルト１２で保持しつつ加圧冷却を行ない、所定の
板厚の成形シート１ｃに成形する。具体的には、対とな
った冷却成形ロール１４を複数個、ライン方向に配置し
幅方向の剛性を保持する。さらに、ライン方向にガイド
シュー１５を配置して、剛性を持った平面体として配置
する。以上の基本構成で、芯出しを行なうことにより冷
却成形ロール群１４とベルト１２との摩擦力を低減でき
且つ、トップロール１０と同様に溶融加圧成形されたシ
ート１ｂをロール１４により冷却成形することができ
る。
ュー１５の組み合わせによって、溶融シート１ｂを上・
下のベルト１２で保持しつつ加圧冷却を行ない、所定の
板厚の成形シート１ｃに成形する。具体的には、対とな
った冷却成形ロール１４を複数個、ライン方向に配置し
幅方向の剛性を保持する。さらに、ライン方向にガイド
シュー１５を配置して、剛性を持った平面体として配置
する。以上の基本構成で、芯出しを行なうことにより冷
却成形ロール群１４とベルト１２との摩擦力を低減でき
且つ、トップロール１０と同様に溶融加圧成形されたシ
ート１ｂをロール１４により冷却成形することができ
る。
【００３５】尚、溶融シート１ｂを成形温度から取り出
し温度まで対となった冷却成形ロール１４と冷却ガイド
シュー１５で急速冷却するための必要な冷却条件につい
ては、トップロール１０の加熱条件で説明したのと同様
であり、冷却成形ロール１４、ガイドシュー１５の表面
温度と溶融シート１ｂとの接触状態、即ち、総括熱伝達
率と接触弧長及び接触長が決定されれば求められる。
し温度まで対となった冷却成形ロール１４と冷却ガイド
シュー１５で急速冷却するための必要な冷却条件につい
ては、トップロール１０の加熱条件で説明したのと同様
であり、冷却成形ロール１４、ガイドシュー１５の表面
温度と溶融シート１ｂとの接触状態、即ち、総括熱伝達
率と接触弧長及び接触長が決定されれば求められる。
【００３６】例えば、シート重量の目付けグラメージ４
５００ g/m2 をライン速度２ m/minで所定の温度まで冷
却するためのロール半径は、詳細な式の構成・説明は省
くがベルト厚を０．３mmとした時に、θ＝０．０６９８
rad、Ｕ＝３５００Kcal/m2）と定まり最適なロール半
径は１５０mmとなる。
５００ g/m2 をライン速度２ m/minで所定の温度まで冷
却するためのロール半径は、詳細な式の構成・説明は省
くがベルト厚を０．３mmとした時に、θ＝０．０６９８
rad、Ｕ＝３５００Kcal/m2）と定まり最適なロール半
径は１５０mmとなる。
【００３７】ここで、設備の実用性の点からもベルト１
２を厚くするとテンションが板厚に対して５kg／mm2 程
度必要になることとロール径が大きくなると冷却ロール
１４と冷却ガイドシュー１５との構成に関してスペース
上の制約を受ける。その結果、設備が大きくなるので実
用的な耐久性等を考慮してもベルト厚は０．３〜０．６
mmが好ましい。
２を厚くするとテンションが板厚に対して５kg／mm2 程
度必要になることとロール径が大きくなると冷却ロール
１４と冷却ガイドシュー１５との構成に関してスペース
上の制約を受ける。その結果、設備が大きくなるので実
用的な耐久性等を考慮してもベルト厚は０．３〜０．６
mmが好ましい。
【００３８】次に、冷却ガイドシュー１５は、冷却成形
ロール群１４の間の設けてベルト１２に密着させシート
の若干の膨脹を抑えつつ、シートを強力に冷却する。そ
の加圧力は、該冷却ガイドシュー１５に設けた油圧シリ
ンダー１６により付与するが、摩擦力低減のため１kg／
cm2 以下の低圧が好ましい。
ロール群１４の間の設けてベルト１２に密着させシート
の若干の膨脹を抑えつつ、シートを強力に冷却する。そ
の加圧力は、該冷却ガイドシュー１５に設けた油圧シリ
ンダー１６により付与するが、摩擦力低減のため１kg／
cm2 以下の低圧が好ましい。
【００３９】上記冷却ガイドシュー１５の構造として
は、水冷方式の金属ブロックに熱伝導の高い胴板を脱着
式に固定するとよい。温度調整は接触面積を変化させて
行なうことができる。尚、ベルト１２に接触する材料と
して実用的には、ベルトより軟らかな材質と熱伝導の高
いものであれば他の材料でもよい。次に、図１に示した
成形装置を用いた操業例を説明する。
は、水冷方式の金属ブロックに熱伝導の高い胴板を脱着
式に固定するとよい。温度調整は接触面積を変化させて
行なうことができる。尚、ベルト１２に接触する材料と
して実用的には、ベルトより軟らかな材質と熱伝導の高
いものであれば他の材料でもよい。次に、図１に示した
成形装置を用いた操業例を説明する。
【００４０】
【実施例】 ポリプロピレン・ガラス繊維系シートの製造 抄造ウェブ 材料：ポリプロピレン（融点１６５℃）粉末７０重量％ グラスファイバー（長さ１３mm）３０重量％ 組成：空隙率５０％以上、目付け４５００ g/m2 成形前ウェブ厚み２０〜４０mm、成形シート３．８mm 予備加熱装置 熱風温度：２２０℃ 温風圧力：２００mmAq 通過時間：２０〜３０sec ベルトプレス装置 トップロール 成形圧力：２kg／cm2 、ロール表面温度：２５０℃ ロール半径：３００mm 冷却成形ロール 成形圧力：２kg／cm2 、ロール半径：１５０mm 設置数：３対、ロール表面温度（水冷ジャケット）：常温 ガイドシュー 接触面圧：０．５kg／cm2 、幅：１００mm 材質：銅、設置数：２対 ベルト 材質：ステンレススチール、厚み：０．６mm、 幅：１０００mm、ベルト速度：２ m/min
【００４１】以上の仕様からなる図１の装置を用い、抄
造ウェブを供給速度２．０ m/minにて送りながらシート
状に成形した。この時のウェブ厚みと温度及び付与圧力
の推移動向を図２に示す。成形されたシートは、物性的
にも寸法安定性的にも優れていることが確認できた。
造ウェブを供給速度２．０ m/minにて送りながらシート
状に成形した。この時のウェブ厚みと温度及び付与圧力
の推移動向を図２に示す。成形されたシートは、物性的
にも寸法安定性的にも優れていることが確認できた。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる成
形方法によれば抄造法で製造されたウェブを連続的にシ
ート化することが可能となり、従来、伝熱特性が悪く成
形が困難であった抄造ウェブから、均一な所望の厚みを
持ち表面性状に優れ且つ高強度のシート状成形品を得る
ことができ、その工業的な価値は極めて大きい。
形方法によれば抄造法で製造されたウェブを連続的にシ
ート化することが可能となり、従来、伝熱特性が悪く成
形が困難であった抄造ウェブから、均一な所望の厚みを
持ち表面性状に優れ且つ高強度のシート状成形品を得る
ことができ、その工業的な価値は極めて大きい。
【００４３】また、本発明に係わる成形装置によれば、
上記の方法を効果的又、一貫したラインにて実施するこ
とができる。また、従来装置に比べ加熱冷却能力を大幅
に向上させたことにより機長を大幅に短くすることがで
き、さらに、設備もシンプルとなり経済性の高いものと
なる。
上記の方法を効果的又、一貫したラインにて実施するこ
とができる。また、従来装置に比べ加熱冷却能力を大幅
に向上させたことにより機長を大幅に短くすることがで
き、さらに、設備もシンプルとなり経済性の高いものと
なる。
【図１】本発明に係わる連続的な成形装置の概要を示す
全体概略図。
全体概略図。
【図２】本発明の実施例の各工程におけるウェブ温度及
び圧力の推移を示す説明図。
び圧力の推移を示す説明図。
【図３】従来のラミネート法によるスタンパブルシート
の製造法を示す概略図。
の製造法を示す概略図。
１ａ ウェブ １ｂ 溶融シート １ｃ 成形シート ２ 予備加熱装置 ３ ダブルベルトプレス ４ 通気性の無端ベルト ５ チャンバー ６ ブロワー ７ 電気ヒーター ８ 加圧手段 ９ 加熱手段 １０ トップロール １１ エンドロール １２ エンドレススチールベルト １３ 冷却装置 １４ 冷却ロール １５ 冷却ガイドシュー １６ 加圧手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 賢裕 三重県四日市市東邦町１番地 三菱油化 株式会社 四日市総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−62713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−77525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−142036（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 43/22 - 43/30 B29C 43/44 - 43/58
Claims (4)
- 【請求項１】 一対のトップロール、一対のエンドロー
ル、及び両ロール間に張設した二枚のエンドレスベルト
からなるダブルベルトプレスによって繊維強化熱可塑性
樹脂抄造ウェブをシートに成形する方法において、該ダ
ブルベルトプレスの前段に設けた予備加熱装置により前
記ウェブを該ウェブ内の樹脂の融点±２０℃に加熱した
後、その後段のダブルベルトプレスのトップロールで前
記ウェブを前記予備加熱温度＋２０℃〜６０℃に急速加
熱しながら加圧成形し、次にダブルベルトプレス内に配
置した冷却手段で挟持冷却することを特徴とする繊維強
化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法。 - 【請求項２】 予備加熱装置の加熱手段が通風加熱であ
ることを特徴とする請求項１記載の繊維強化熱可塑性樹
脂シートの連続強化成形方法。 - 【請求項３】 ダブルベルトプレスのトップロールが次
式で定義されるロール半径Ｒを有するものであることを
特徴とする請求項１または２記載の繊維強化熱可塑性樹
脂シートの連続強化成形方法。 ０．０００３５Ｍ＜Ｒ＜０．０１１０Ｍ Ｒ：ロール半径(m) Ｍ：処理するウェブ重量（kg／Hr・m ） - 【請求項４】 繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化
成形装置において、前段に通風加熱手段で構成する予備
加熱装置を設け、その後段に一対のトップロール、一対
のエンドロール、及び両ロール間に張設した二枚のエン
ドレスベルトからなるダブルベルトプレスを配置すると
共に、ダブルベルトプレスのトップロールに加熱手段と
加圧手段を装備し、ダブルベルトプレスのトップロール
とエンドロール間に該ダブルベルトプレスのベルトを圧
接する冷却装置を配置したことを特徴とする繊維強化熱
可塑性樹脂シートの連続強化成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4546092A JP3098839B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4546092A JP3098839B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05245866A JPH05245866A (ja) | 1993-09-24 |
| JP3098839B2 true JP3098839B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=12719974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4546092A Expired - Fee Related JP3098839B2 (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 繊維強化熱可塑性樹脂シートの連続強化成形方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3098839B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170002213A (ko) * | 2015-06-29 | 2017-01-06 | 현대자동차주식회사 | 열가소성 수지 복합재 및 이의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101293892B1 (ko) * | 2010-02-22 | 2013-08-06 | (주)엘지하우시스 | 고주파 유도가열 더블스틸벨트 프레스 장치 |
| KR101442735B1 (ko) * | 2013-07-04 | 2014-09-25 | 주식회사 라지 | 열가소성 필름-연속섬유 복합체 제조장치 |
| JPWO2016002470A1 (ja) * | 2014-07-01 | 2017-04-27 | 帝人株式会社 | 繊維強化プラスチックの製造方法 |
| JP6778698B2 (ja) * | 2015-12-25 | 2020-11-04 | 帝人株式会社 | 成形体の製造方法 |
| CN114347342A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 苏州苏福马机械有限公司 | 一种将pvc塑料或橡胶颗粒压制成卷材板的制备方法 |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4546092A patent/JP3098839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170002213A (ko) * | 2015-06-29 | 2017-01-06 | 현대자동차주식회사 | 열가소성 수지 복합재 및 이의 제조방법 |
| KR101713714B1 (ko) * | 2015-06-29 | 2017-03-22 | 현대자동차주식회사 | 열가소성 수지 복합재 및 이의 제조방법 |
| US10493702B2 (en) | 2015-06-29 | 2019-12-03 | Hyundai Motor Company | Thermoplastic resin composite and method of preparing the same |
| US11478996B2 (en) | 2015-06-29 | 2022-10-25 | Hyundai Motor Company | Thermoplastic resin composite and method of preparing the same |
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|---|---|
| JPH05245866A (ja) | 1993-09-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |