JP3126135B2 - 繊維補強樹脂の不織性予備成形シート - Google Patents

繊維補強樹脂の不織性予備成形シート

Info

Publication number
JP3126135B2
JP3126135B2 JP02224535A JP22453590A JP3126135B2 JP 3126135 B2 JP3126135 B2 JP 3126135B2 JP 02224535 A JP02224535 A JP 02224535A JP 22453590 A JP22453590 A JP 22453590A JP 3126135 B2 JP3126135 B2 JP 3126135B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sheet
chips
thickness
inches
weight
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02224535A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03236910A (ja
Inventor
グレゴリイ・ポール・ウイークス
Original Assignee
バージニア・テク・フアウンデーシヨン・インコーポレーテツド
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バージニア・テク・フアウンデーシヨン・インコーポレーテツド filed Critical バージニア・テク・フアウンデーシヨン・インコーポレーテツド
Publication of JPH03236910A publication Critical patent/JPH03236910A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3126135B2 publication Critical patent/JP3126135B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • B29C70/14Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat oriented
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00Making preforms
    • B29B11/14Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/12Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of short length, e.g. in the form of a mat
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H13/00Other non-woven fabrics
    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04HMAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H3/00Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
    • D04H3/08Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
    • D04H3/14Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic yarns or filaments produced by welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の技術的背景 本発明は圧縮成形のための繊維補強予備成形(prefor
m)シート及びそれから成形された成形品に関する。よ
り詳細には、本発明は熱可塑性樹脂で被覆された事実上
平行なフィラメントのチップ(chip)から形成されたよ
うなシートに関する。
本発明を要約すれば、20重量%ないし80重量%の補強
用繊維及び20重量%ないし80重量%のマトリックス樹脂
から成り、該補強用繊維は長さが0.318ないし15.2cm(1
/8ないし6インチ)であり、直径が1ないし50μmであ
って、2ないし5000本の平行なフィラメントのチップと
して複合体内に配列しており、各々事実上均一にマトリ
ックス樹脂で被覆され、各チップの総てのフィラメント
はフィラメントの方向に直交する単一の平面内で終止し
ており、該部分群(subgroup)の厚さは1ないし50本分
のフィラメントの直径に相当し、長さ対厚さの比が100
よりも大きい、重合体複合体用の不織性平面状の予備成
形シートが提供され、該チップはシートの平面内でラン
ダムに配向するか又は同一方向に配向するかのいずれで
もよいことである。
圧縮流動成形(flow molding)用の繊維で補強された
熱可塑性複合予備成形シートは当業界で周知である。加
工の際、予備成形シートはマトリックス樹脂が熔融する
温度まで加熱され、圧縮成形装置中に入れられる。装置
の表面はマトリックス樹脂の融点以下に保持される。装
置は迅速に閉じられ、圧力が加えられ、材料を流動させ
て金型を充填する。マトリックス樹脂が固化する特定の
滞留時間の間は圧力が保たれ、その後最終成形品が突き
出される。一般にはこうした用途に用いられる予備成形
シートは金型表面積の40ないし90%を覆うような寸法で
あり、残りは圧縮サイクルの間に流動によって充填され
る。
流動成形可能な複合予備成形物を製造する既知の方法
は、重合体フィルムと共にランダムな補強材料のシート
を交互に積層し、次いで圧力下での加熱及び冷却によっ
て一体化した固形シートを形成すること、ランダム補強
材料のシート上に熔融重合体を押出し、次いで圧力下に
おける加熱及び冷却によって一体化した固形シートを形
成すること、及び重合体粉末及びラテックスを補強繊維
と共に製紙方法を用いて配合し、更に圧力下で加熱及び
冷却することによって固体状の一体化したシートを形成
することができる不織マットを形成することを含んでい
る。
本発明は、シートの体積熱伝導率が効率的な加工の重
要な因子であるような輻射又は接触手段により、成形に
先立って加熱することを意図している複合予備成形シー
トに関する。かような予備成形シートは一般に充分に強
化された、空隙含量の少ないシート構造物の形態をと
る。圧力下の一体化は、繊維をマトリックス樹脂で湿潤
し、熱伝導を妨害する構造中の空気及び空隙を除去する
ために、補強繊維の膨れる(lofting)力を克服するこ
とが必要である。
既知の従来法の一体化された予備成形シートが成形に
先立って再加熱される時には、マトリックス樹脂がその
融点に近付き及び超えるにつれて、複合シートはその圧
縮した厚さの典型的には二倍ないし10倍に再度膨れるで
あろう。この膨れの結果、加熱工程の際(気孔の取り込
みにより)熱伝導性の相当な損失を招いて、加熱効率の
損失が生じ、且つ長い加熱時間を必要とすることにな
る。屡々時間/温度循環はマトリックス重合体の熱分解
を誘発する。
本発明の総括 マトリックス樹脂がその融点に近付き及び超えるにつ
れて、驚くべきことにはその圧縮厚さの事実上二倍以下
にしか膨れない、繊維補強樹脂物品用の不織性平面状予
備成形シートが開発された。これは従来法の予備成形で
経験した膨れの量よりも小さく、成形に先立つ加熱サイ
クルの間の加熱効率を改善する、改善された熱伝導性を
もたらす。本発明は予備成形シートに従来得られたより
も高い繊維の体積添加を可能とする。本発明の予備成形
シートは相互に結合され、且つ事実上シートの平面内に
存在する多数のチップを含んでいる。各チップは約20な
いし約80重量%の樹脂で被覆された、約20ないし約80重
量%の事実上平行な連続したフィラメントから成ってい
る。各チップは1ないし約50μmの範囲の直径を有し、
及び約0.318ないし約15.2cm(約1/8ないし約6インチ)
の範囲の長さを有する、2ないし約5000本のフィラメン
ト(好適には100ないし3000本のフィラメント)から成
っている。各チップは1ないし約50本のフィラメントの
直径分の厚さを有し、長さ対厚さの比は100よりも大で
あり、長方形の形状をしている。チップはランダムに配
向しているか又はシートの平面内で事実上同じ方向に配
向しているかのいずれであってもよい。
樹脂マトリックスとして使用できる適当な熱可塑性樹
脂材料はポリプロピレン、無定形ポリアミド、ポリエー
テルケトンケトン、ポリエーテルエーテルケトン及び無
定形又は結晶性ポリエステルを含むが、それらに限定さ
れない。
選択された樹脂は例えば炭素繊維、ガラス繊維、熱可
塑性繊維及びアラミド繊維のような繊維で補強される。
好適な具体化の詳細な説明 第1−3図を参照すると、説明の目的で選ばれた具体
化において、本発明の予備成形シートを形成するために
使用されたチップは数字10によって表示されている。各
チップ10は約20ないし約80重量%の樹脂14で被覆され
た、約20ないし約80重量%の事実上平行な連続したフィ
ラメント12から成っている。
チップは米国特許第4,640,861号に記載された方法を
用いて製造された生成物を切断することにより形成でき
る。該特許を参照して参考とされたい。フィラメント12
は直径が1ないし約50μmであり、長さが約0.318ない
し約15.2cm(約1/8ないし約6インチ)である。いずれ
にしても各チップ中には2ないし5000本のフィラメント
が存在する。チップの厚さ16は約1ないし約50本分のフ
ィラメントの直径の範囲にあり、100よりも大きい長さ1
8対厚さ16の比を有している。
第2及び3図は平面状の構成単位シート20、22を夫々
形成する、相互に結合された(加熱し僅かに圧力をかけ
て)チップを示している。第2図において、チップ10は
ランダムに配向しているが、第3図において、チップは
同一方向に配向している。
実施例 1 オーウェンス−コーニング(Owens−Corning)ファイ
バーグラス(Fiberglass)社、トレド(Toledo)、オハ
イオ、により製造された繊維状ガラス ストランド(47
3CB675型ロービングと呼称され、4.8%の伸び及び2.07x
109Pa[300,000psi(9.38g/デニール)]の引っ張り強
度を有する直径各13μmの、2000本のE−ガラスフィラ
メントから成っている)を、分子量が数平均で約25,000
である、ポリエチレンテレフタレート(PET)で被覆し
た。
PETを添加剤:5%のアメリケム(Americhem)18589−R
1(アメリケム社、キュアホガ・フォールズ[Cuyahoga
Falls]、オハイオ44221)及び0.3%のイルガノックス
(Irganox)−1010(チバ−ガイギー[Ciba−Geigy]プ
ラスチックス及び添加剤部門[Plastics and Additives
Division]、ホーソン[Hawthorne]、NY 10532)と
配合した。被覆含浸装置は米国特許第4,640,861号に記
載されている。
得られる含浸されたトウは50容積%のポリエチレンテ
レフタレート及び50容積%のガラス繊維から成り、スト
ランド束中の大多数の個々のフィラメントの内部及び周
囲に良好な重合体の被覆を示した。最終的な含浸ストラ
ンド厚さは、厚さ0.305mm(0.012インチ)で、幅5.59mm
(0.220インチ)であった。
含浸されたトウを次いでチョッパー・ガン(chop−pe
r gun)(B−210型、グラス−クラフト[Glas−Craf
t]社、インディアナポリス、インディアナ46278)を用
いて、長さ2.86cm(1.125インチ)に細断した。チョッ
パー・ガンはプログラム付きロボット(760型RO S5、ウ
ェスティングハウス・ユニメーション[Westinghous Un
imation]社、ピッツバーグ、PA15238)上に取り付けら
れた。
約457m/分(約500ヤード/分)の速度でストランドを
細断し、1.11平方メートル(12平方フィート)の面積に
亙って26.9m3/分(950cfm)で吸引することができる送
風機装置に連結された大きい真空吸い込みテーブル上に
支持された、63.5cm×91.4cm(25″×36″)、30×28メ
ッシュのステンレス鋼のテフロン 被覆針金[3.30mm
(0.013″)経緯糸及びシュート(warp and shute)]
篩上にランダムに堆積させた。これにより約1.66kg/m2
(1平方フィート当たり約0.34ポンド)の坪量(basis
weight)を有する緩やかなチップのマットが形成され
た。
針金の網目により支持され、テフロン 被覆ガラスで
編組された保護カバーシート(レリース・イーズ[Rele
ase Ease]#234、アーテク[Artech]社、アトランタ
[Atlanta]、ジョージア、により販売)で覆われたマ
ットを次いで予備加熱された熔融プレス(通し番号#48
0、レリアント・ツーリング[Reliant Tooling]社、リ
ッチマンズワース[Richmansworth])の熱盤の間に移
送した。熱盤の温度は280℃(頂部熱盤のみ)であっ
た。マットを4.82×104Pa(7psi)の圧力で30秒間圧縮
し、プレスから取り出した。得られるシートはなお事実
上その始めの寸法を保っているが、相互に粘着し、事実
上シートの平面内にランダムに配向して置かれている細
断されたストランドのチップから成っている。得られる
シートの厚さは約1.52mm(約0.06インチ)であった。
このシートから17.8×17.8cm(7×7インチ)の寸法
のブランク(blank)を切断した。合計重量約0.453kg
(約1.0ポンド)のかようなブランク数枚をフォストリ
ア(fostria)石英管IR炉(1980−083型、フォストリア
工業社、フォストリア、オハイオ44830)中に、可変出
力を100%に設定して105秒間石英管列から15.2cm(6イ
ンチ)の距離に置いた。これらの条件下で熱電対を用い
て測定して、中心部の温度は280℃に上昇し、重合体を
熔融させた。これによりブランクの表面における温度が
同様な測定で300−320℃に達した。熔融シートの厚さ
は、最初に別な試料を水の入ったバケツ内で急冷して膨
れた高さを固定し、マイクロメーターを用いて数箇所で
厚さを測ることによって測定された。この測定値を加熱
以前のシートの初期の厚さと比較すると、膨れた高さは
始めの厚さの10%以内であった。加熱されたシートをス
パチュラの助けを借りて手動で堆積し、20.3×20.3×5.
72cm(8×8×2.25インチ)の寸法の開放箱の形状を有
する、壁厚3.18mm(0.125インチ)の鋼製の雄−雌圧縮
成形用具(クォリティ・ケラリング[Quality−Kelleri
ng]社製、ケント[Kent]、オハイオ44240)に移送し
た。金型の表面は金型本体中に適当に位置しているコア
−流路に加熱された液体を供給する、スタールコ(Ster
lco)油加熱機(F6026−D型、スターリング[Sterlin
g]社、ミルウォーキー[Milwau−kee]、ウィスコンシ
ン)により150℃(底部)及び160℃(頂部)に保った。
箱用具をシューラー(Schuler)油圧プレス(4C−100%
型、シューラー社、コロンブス[Columbus]、オハイオ
43207)中に設置した。IR炉からの装入物の取り出しか
ら用具を閉じるまでの移送時間は20秒であった。30秒の
持続時間の間1.72×107Pa(2500psi)(QC箱の投影面積
に対して)の圧力を加えて、その後固化した成形品を金
型から取り出した。装入材料は成形品を完全に満たすま
で流動し、所望の平滑な表面が得られることが観察され
た。
実施例 2(参考例) 実施例2の方法は大部分の点で実施例1に類似してい
るが、最初にケヴラー(Kevlar) アラミド繊維、デュ
ポン(Du Pont)、965型、の1150デニールのストランド
を、実施例1で確立された方法と同じ方法で、ベクスロ
イ(Bexloy) 無定形ポリアミド樹脂で被覆することに
よりチップが形成された。被覆に続いて、被覆されたス
トランドを類似の方法で細断して1.03kg/m2(1平方フ
ィート当たり0.210ポンド)の坪量のマットを形成し
た。ここで個々のチップは長さ2.54cm(1.0インチ)、
幅2.54cm(0.1インチ)、及び厚さ0.127mm(0.005イン
チ)であった。4.82×104Pa(7psi)で熱間圧縮後、シ
ートの平均厚さは約1.52mm(約0.060インチ)であっ
た。このシートから切断されたブランクは、実施例1に
記載されたものと同じ装置を用いて赤外加熱された。24
5℃(中心部)に加熱した後、膨れたシートの厚さは実
施例1と同じ方法を用いて測定して、始めの冷たいシー
トの厚さの10%以内であった。30秒の持続時間の間1.72
×107Pa(2500psi)(QC箱の投影面積に対して)の圧力
を加えて、その後固化した成形品を金型から取り出し
た。装入材料は成形品を部分的に完全に満たすまで流動
したことが観察された。
実施例 3 実施例3の方法は大部分の点で実施例1に類似してい
るが、最初にマグナマイト(Magnsmite)炭素繊維、4A4
−3K型、の1971デニール、3000本のストランド(ハーキ
ュルズ[Hercules]社)を、実施例1で確立された方法
と同じ方法で、ベクスロイ 無定形ポリアミド樹脂で被
覆することによりチップが形成された。被覆に続いて、
被覆されたストランドを類似の方法で細断して0.0815kg
/m2(1平方フィート当たり0.167ポンド)の坪量のチッ
プシートを形成した。ここで個々のチップは長さ1.59cm
(0.625インチ)、幅5.72mm(0.225インチ)、及び厚さ
0.254mm(0.010インチ)であった。4.82×104Pa(7ps
i)で熱間圧縮後、シートの平均厚さは約1.14mm(約0.0
45インチ)であった。このシートから切断されたブラン
クは、実施例1に記載されたものと同じ装置を用いて赤
外加熱された。229℃に加熱した後、膨れたシートの厚
さは実施例1と同じ方法を用いて測定して、始めの冷た
いシートの厚さの10%以内であった。30秒の持続時間の
間1.72×107Pa(2500psi)(QC箱の投影面積に対して)
の圧力を加えて、その後固化した成形品を金型から取り
出した。装入材料は成形品を完全に満たすまで流動し、
所望の平滑な表面が得られることが観察された。
実施例 4 105本のガラスフィラメントのトウから成り、各フィ
ラメントの直径が0.0229mm(0.9ミル)である繊維ガラ
スストランドをデュポン・カナダ(Du Pont of Canad
a)製のフサボンド(Fusabond)ポリプロピレン及びシ
ェル(Shell)製の7.5メルト・フロー・インデックスの
ホモポリマーポリプロピレンの50/50配合物から成るポ
リプロピレン樹脂で被覆した。被覆は共通の譲受人と米
国特許同時係属出願第07/271,151号に記載された、被覆
含浸装置を用いて実施された。
得られる含浸トウは40重量%のポリプロピレンと60重
量%のガラス繊維から成り、ストランド束中の大多数の
個々のフィラメントの内部及び周囲に良好な重合体の被
覆を示した。最終的な含浸ストランドの厚さは、幅1.27
mm(0.05インチ)で厚さ2.54mm(0.1インチ)であっ
た。含浸されたトウを次いでチョッパー・ガン(B−21
0型、グラス−クラフト社、インディアナポリス、イン
ディアナ46278)を用いて長さ5.08cm(2.0インチ)に細
断した。チョッパー・ガンはプログラム付きロボット
(ユニメート・ピューマ[Unimate Puma]760型RO S5、
ウェスティングハウス・ユニメーション社、ピッツバー
グ、PA15238)上に取り付けられた。約457m/分(約500
ヤード/分)の速度でストランドを細断し、1.11平方メ
ートル(12平方フィート)の面積に亙って26.9m3/分(9
50cfm)で吸引することができる送風機装置に連結され
た大きい真空吸い込みテーブル上に支持された、63.5×
91.4cm(25×36インチ)、30×28メッシュのステンレス
鋼、テフロン 被覆針金[0.330mm(0.013″)経緯糸及
びシュート]篩上にランダムに堆積させた。
これにより約1.05kg/m2(1平方フィート当たり約0.2
15ポンド)の坪量及び厚さ1.14mm(0.045インチ)を有
する緩やかなチップのマットが形成された。
アーテク社、アトランタ、ジョージア、によりレリー
ス・イーズ#234として販売されている、針金の網目に
より支持され、テフロン 被覆ガラスで編組された保護
カバーシートで覆われたマットを、次いで予備加熱され
たレリアント・サービス#480熔融プレス(レリアント
・ツーリング社、リッチマンズワース)の熱盤の間に置
いた。熱盤の温度は165℃(上部熱盤のみ)であった。
マットを4.82×104Pa(7psi)の圧力で30秒間圧縮し、
プレスから取り出した。得られるシートはなお事実上そ
の始めの寸法を保っているが、相互に粘着し、事実上シ
ートの平面内にランダムに配向して置かれている細断さ
れたストランドのチップから成っていた。得られるシー
トの厚さは約1.14mm(約0.045インチ)であった。
このシートから17.8×17.8cm(7×7インチ)の寸法
のブランクを切断した。合計重量約0.453kg(約1.0ポン
ド)のかようなブランク数枚をフォストリア石英管IR炉
(1980−083型、フォストリア工業社、フォストリア、
オハイオ44830)中に可変出力を100%に設定して120秒
間石英管列から6インチの距離に置いた。これらの条件
下で熱電対を用いて測定した中心部の温度は200℃に上
昇し、重合体を熔融させた。これによりブランクの表面
における温度が同様にして測定して220−250℃に達し
た。熔融シートの厚さは実施例1のようにして熔融ブラ
ンク試料を急冷することにより測定された。この測定値
を加熱以前のシートの初期の厚さと比較すると、膨れた
高さは始めの厚さの10−30%大きかった。数枚の加熱さ
れたシートをスパチュラの助けを借りて手動で堆積し、
20.3×20.3×5.72cm(8×8×2.25インチ)の寸法の開
放箱の形状を有する、鋼製の雄−雌圧縮成形用具(クォ
リティ・ケラリング社製、ケント、オハイオ44240)に
移送した。金型の表面は金型本体中に適当に位置してい
るコアー流路に加熱された液体を供給する、油加熱機
(F6026−D型、通し番号#57460、elem.diag.#D682−
030792、スターリング社、ミルウォーキー、ウィスコン
シン)により50℃(底部)及び60℃(頂部)に保たれ
た。箱用具を油圧プレス(4C−100TF型、シューラー
社、コロンブス、オハイオ43207)中に設置した。IR炉
からの装入物の取り出しから用具を閉じるまでの移送時
間は20秒であった。30秒の持続時間の間1.72×107Pa(2
500psi)(QC箱の投影面積に対して)の圧力を加えて、
その後固化した成形品を金型から取り出した。装入材料
は成形品を完全に満たすまで流動し、所望の平滑な表面
が得られることが観察された。
実施例 5 実施例5は細断物の長さが2.54対5.08cm(1対2イン
チ)であった以外は実施例4と等価である。最大膨れ高
さは始めの厚さの10−30%であった。
実施例 6 実施例6は細断物の長さが10.1対5.08cm(4対2イン
チ)であった以外は実施例4と等価である。最大膨れ高
さは始めの厚さの10−40%であった。
実施例 7 実施例7はチップが55重量%のポリプロピレン及び45
重量%のガラスであった以外は実施例4と等価である。
最大膨れ高さは始めの厚さの10ないし30%であった。
実施例 8 配向した細断されたトウシートは下記のようにして製
造された:連続したガラス繊維のトウのボビンは実施例
4のようにして被覆され、ボビンに巻き取られた。各材
料のボビンは約4.53kg(約10ポンド)の重量があった
[幅25.4cm(10インチ)、内径7.62cm(3インチ)の紙
のチューブの芯、12度の巻き取り角度]。脱イオン水に
溶解した0.3%デュポノール(Duponol)WAQ(デュポン
社、ウィルミントン、デラウェア19898)から成る界面
活性剤溶液を別個に調製した。巻き取られたボビンの厚
さを通して巻き取られた被覆された繊維ストランドを充
分に良く確実に濡らすために、ボビンを1分間この溶液
に短時間浸漬した。次いでパッケージを65.6℃(150゜
F)で24時間対流炉中で乾燥した。予備状態調節された
ストランドの25.4cm(10インチ)に対し1000ボルトの差
の電圧を印加して測定したところ、この処理はストラン
ド材料に約100±20ピコジーメンスの伝導レベルを付与
した。測定されるストランドは沸騰水のフラスコから上
がる蒸気に10秒間暴露することにより予備状態調節され
た。次いでストランドは予備状態調節の数秒以内にコン
ダクタンス計(ローガン・エレクトロニックス[Log−a
n electronics])製CX型の末端に取り付けられ、電圧
差の印加開始後2秒以内に伝導度の読み取りを行う。13
個の4.53kg(10ポンド)のボビンを回転する引き取りク
リール上に位置させ、モリソン・アンド・ナドセン(Mo
rrison and Knudsen)社に譲渡された米国特許第4,432,
916号に記載された装置を用いて配向されたマットを形
成するように加工した。該特許を参照して参考とされた
い。電界は図中に示された堆積ベルトの下に適当に置か
れた、53.3cm(21インチ)離れて位置する磨かれたクロ
ム電極の間に19050ボルト/cm(7500ボルト/インチ)の
電圧差を保持することにより与えられた。幅76.2cm(30
インチ)のマットは、堆積ベルトの下を数回パス(pas
s)するうちにテフロン 離型布で被覆された、メーソ
ナイト当て板上に堆積して、2.25kg/m2(1平方フィー
ト当たり0.46ポンド)の最終マット坪量を達成した。
マット材料を有する当て板は次いで注意深くタイラー
(Tyler)空気圧プレスの1.22×2.43m(4′×8′)の
熱盤の間に移送される。両方の熱盤の温度は170℃であ
った。テフロン 被覆ガラス離型布の間でマットに3.45
×105Pa(50psi)の圧力を60秒間かけた。得られるシー
トはなお事実上その始めの寸法を保っているが、相互に
粘着し、事実上シートの平面内に置かれている細断され
たストランドのチップから成っていた。配向の度合はチ
ップの配向の方向に平行及び垂直な音速比を測定するこ
とによって見積もられた。音速は239型携帯用応力波測
時計(メトリガード[Metriguard]、私書箱399、プル
マン[Pullman]、ワシントン99163)を用いて測定され
た。測定された垂直方向の走行時間の二乗を測定された
平行方向の走行時間の二乗で除した値は30よりも大き
く、チップの配向が極めて高度なことを示している。得
られるシートの厚さは約2.29mm(約0.09インチ)であっ
た。
このシートから17.8×17.8cm(7×7インチ)の寸法
のブランクを切断した。合計重量約0.453kg(約1.0ポン
ド)のかようなブランク数枚をフォストリア石英管IR炉
(1980−083型、フォストリア工業社、フォストリア、
オハイオ44830)中に可変出力を100%に設定して120秒
間石英管列から15.2cm(6インチ)の距離に置いた。
これらの条件下で熱電対を用いて測定した中心部の温
度は200℃に上昇し、重合体を熔融させた。これにより
ブランクの表面における温度が同様にして測定して220
−250℃に達した。熔融シートの厚さは実施例1のよう
にして最初に熔融ブランク試料を急冷することにより測
定された。この測定値を加熱以前のシートの初期の厚さ
と比較すると、膨れた高さは始めの厚さの10−30%大き
かった。数枚の加熱されたシートをスパチュラの助けを
借りて準−等方性(0±45、90)配置に手動で堆積し、
20.3×20.3×5.72cm(8×8×2.25インチ)の寸法の開
放箱の形状を有する、鋼製の雄−雌圧縮成形用具(クォ
リティ・ケラリング社製、ケント、オハイオ44240)に
移送した。金型の表面は金型本体中に適当に位置してい
るコアー流路に加熱された液体を供給する、F6026−D
型、通し番号#57460、elem.油加熱機により50℃(底
部)及び60℃(頂部)に保たれた。箱用具を油圧プレス
(4C−100型、シューラー社、コロンブス、オハイオ432
07)中に設置した。IR炉からの装入物の取り出しから用
具を閉じるまでの移送時間は20秒であった。30秒の持続
時間の間1.38×107Pa(2000psi)(QC箱の投影面積に対
して)の圧力を加えて、その後固化した成形品を金型か
ら取り出した。装入材料は成形品を完全に満たすまで流
動し、所望の平滑な表面が得られることが観察された。
本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。
1.相互に結合した多数のチップが事実上予備成形シート
の平面内に置かれており、該チップの各々は約20ないし
約80重量%の樹脂で被覆された20ないし80重量%の事実
上平行な連続フィラメントを含んで成る、繊維補強樹脂
製品用の不織性平面状予備成形シート。
2.各チップが2ないし約5000本のフィラメントから成
り、該フィラメントは約1ないし約50μmの直径を有
し、該チップの各々は長さ対厚さの比が100よりも大き
く、1ないし約50本のフィラメントの直径の厚さを有す
る、上記1に記載の不織性シート。
3.該樹脂が熱可塑性樹脂である、上記1に記載の不織性
シート。
4.該チップがシートの平面内にランダムに配向してい
る、上記1に記載の不織性シート。
5.該チップがシートの平面内に事実上同一方向に配向し
ている、上記1に記載の不織性シート。
6.各チップが約100ないし約3000本のフィラメントから
成り、該フィラメントが約1ないし50μmの直径を有
し、該チップの各々は長さ対厚さの比が100よりも大き
く、1ないし約50本のフィラメントの直径の厚さを有す
る、上記1に記載の不織性シート。
7.該フィラメントがガラス繊維であり、該樹脂がポリプ
ロピレンである、上記1、2、3、4、5又は6に記載
の不織性シート。
8.該フィラメントが炭素繊維であり、該樹脂がポリエス
テルである、上記1、2、3、4、5又は6に記載の不
織性シート。
9.該フィラメントがアラミド繊維であり、該樹脂が無定
形ポリアミドである、上記1、2、3、4、5又は6に
記載の不織性シート。
10.上記1、2、3、4、5又は6に記載の不織性シー
トから製造された圧縮成形製品。
11.上記7に記載の不織性シートから製造される圧縮成
形製品。
12.上記8に記載の不織性シートから製造された圧縮成
形製品。
13.上記9に記載の不織性シートから製造された圧縮成
形製品。
【図面の簡単な説明】
第1図は不織シートを形成するために使用されるチップ
を大きく拡大した略図的斜視図である。 第2図はシートの平面内にランダムに配向したチップを
示す、本発明の不織性平面状シート予備成形体の略図的
平面図である。 第3図はシートの平面内に同じ方向に配向したチップを
示す、本発明の不織性平面状シート予備成形体の略図的
平面図である。 図中、10は予備成形シート20、22を形成するために使用
されるチップを示し、12は補強材のフィラメント、及び
14は樹脂マトリックスを示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−143810(JP,A) 特開 平2−167704(JP,A) 特開 昭56−42533(JP,A) 特開 平1−214408(JP,A) 実開 昭63−180208(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29B 11/16

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維補強樹脂製品用の圧縮された平面状の
    不織性予備成形シートであって、 該予備成形シートは該予備成形シートの平面内に存在し
    ている相互に結合した多数のチップから成り、 該チップの各々は20ないし80重量%の熱可塑性樹脂で被
    覆された80ないし20重量%の事実上平行な連続フィラメ
    ントを2ないし5000本含んで成り、 該フィラメントは1ないし50μmの直径を有しており、 該チップの各々は、長さ対厚さの比が100よりも大き
    く、かつ、1ないし50本のフィラメントの直径の厚さを
    有しており、 該樹脂がその融点に近づきそして超えるとき、該シート
    はその圧縮厚さの事実上2倍以下にしか膨れない、 但し、該チップの各々は0.2mmを超える厚さを有するこ
    とを条件とする、予備成形シート。
  2. 【請求項2】該チップがシートの平面内にランダムに配
    向している請求項1記載の予備成形シート。
  3. 【請求項3】該チップがシートの平面内に事実上同一方
    向に配向している請求項1記載の予備成形シート。
JP02224535A 1989-08-31 1990-08-30 繊維補強樹脂の不織性予備成形シート Expired - Fee Related JP3126135B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40040589A 1989-08-31 1989-08-31
US400405 1999-09-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03236910A JPH03236910A (ja) 1991-10-22
JP3126135B2 true JP3126135B2 (ja) 2001-01-22

Family

ID=23583479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02224535A Expired - Fee Related JP3126135B2 (ja) 1989-08-31 1990-08-30 繊維補強樹脂の不織性予備成形シート

Country Status (8)

Country Link
EP (1) EP0415436B1 (ja)
JP (1) JP3126135B2 (ja)
AT (1) ATE129035T1 (ja)
CA (1) CA2024269A1 (ja)
DE (1) DE69022935T2 (ja)
ES (1) ES2079410T3 (ja)
GR (1) GR3017934T3 (ja)
IL (1) IL95489A0 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0681540U (ja) * 1993-05-11 1994-11-22 君江 加藤 薬 袋
JP2006118111A (ja) * 2004-10-08 2006-05-11 Sgl Carbon Ag ポリマで接着した繊維凝集物

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2507565B2 (ja) * 1988-11-24 1996-06-12 東レ株式会社 熱可塑性樹脂と補強繊維との複合板
US5639807A (en) * 1994-08-05 1997-06-17 Akzo Nobel Nv Process for manufacturing carbon fiber pellets, the high density, streamlined pellets resulting therefrom and process for producing reinforced thermoplastic resins employing the pellets
FR2770802B1 (fr) * 1997-11-13 2000-02-11 Duqueine Procede de moulage d'une piece composite, structure composite employee dans ce procede et manivelle obtenue selon ce procede
FR2806425B1 (fr) * 2000-03-16 2002-07-12 Hexcel Composites Produit intermediaire composite, procede de production d'un tel produit et utilisation a titre de materiau de moulage
US7510390B2 (en) 2005-07-13 2009-03-31 Hexcel Corporation Machinable composite mold
ES2367211T3 (es) * 2008-07-24 2011-10-31 Alenia Aeronautica S.P.A. Un método para reciclar desperdicios de materiales preimpregnados.
EP2179838B1 (en) 2008-10-23 2017-12-06 Campagnolo S.r.l. Sheet moulding compound
JP5662077B2 (ja) * 2010-08-04 2015-01-28 イビデン株式会社 炭素繊維構造体の製造方法
JP5662078B2 (ja) * 2010-08-04 2015-01-28 イビデン株式会社 C/c複合材成形体及びその製造方法
US10603821B2 (en) 2012-01-23 2020-03-31 The Boeing Company Narrow flake composite fiber material compression molding
JP2016510091A (ja) * 2013-02-20 2016-04-04 エスゲーエル・オートモーティブ・カーボン・ファイバーズ・ゲーエムベーハー・ウント・コ・カーゲー 液体及び固体粒子用の繊維ベースのキャリア構造体
US20140255646A1 (en) * 2013-03-08 2014-09-11 The Boeing Company Forming Composite Features Using Steered Discontinuous Fiber Pre-Preg
CA2934814C (en) 2013-12-23 2023-06-06 Industries Rad Inc. Composite bicycle frame and method of manufacturing same
US9724854B2 (en) 2015-05-13 2017-08-08 Hexcel Composites Limited Preforms made directly from thermosetting composite chips
DE102016113721A1 (de) * 2016-07-26 2018-02-01 Autefa Solutions Germany Gmbh Faserflor-basiertes bahnförmiges Textil mit unidirektional erhöhter Festigkeit
GB2560702B (en) * 2017-03-13 2020-09-02 Gurit (Uk) Ltd Moulding using sheet moulding compounds
GB2560704A (en) * 2017-03-13 2018-09-26 Gurit Uk Ltd Moulded part
GB2560703A (en) * 2017-03-13 2018-09-26 Gurit Uk Ltd Moulding method
FR3068277B1 (fr) * 2017-06-30 2020-09-04 Safran Nacelles Materiau composite constitue de fibres tissees pre-impregnees
US11351744B2 (en) 2019-03-29 2022-06-07 The Boeing Company Molten extrusion loading for compression molds using chopped prepreg fiber
IT202100027386A1 (it) * 2021-10-25 2023-04-25 Wolffia S R L Dispositivo per il recupero di sfridi di produzione di materiale composito

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2705687A (en) * 1952-04-07 1955-04-05 Chicopee Mfg Corp Nonwoven fabric and method of producing same
GB2115848B (en) * 1982-01-22 1985-05-30 Cape Insulation Ltd On-line production of mineral wool blocks and strips
CA1209893A (en) * 1983-10-24 1986-08-19 Neil M. Cameron Reoriented glass fiber board product and method and apparatus for making same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0681540U (ja) * 1993-05-11 1994-11-22 君江 加藤 薬 袋
JP2006118111A (ja) * 2004-10-08 2006-05-11 Sgl Carbon Ag ポリマで接着した繊維凝集物

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03236910A (ja) 1991-10-22
DE69022935T2 (de) 1996-05-30
CA2024269A1 (en) 1991-03-01
ATE129035T1 (de) 1995-10-15
ES2079410T3 (es) 1996-01-16
EP0415436B1 (en) 1995-10-11
EP0415436A1 (en) 1991-03-06
DE69022935D1 (de) 1995-11-16
GR3017934T3 (en) 1996-02-29
IL95489A0 (en) 1991-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3126135B2 (ja) 繊維補強樹脂の不織性予備成形シート
US5164255A (en) Nonwoven preform sheets of fiber reinforced resin chips
US5639324A (en) Method of making laminated reinforced thermoplastic sheets and articles made therefrom
DK168327B1 (da) Fremgangsmåde til fremstilling af termoplastiske polymer-profiler ved pultrusion, apparatur til brug ved og produkter opnået ved fremgangsmåden
JP2569380B2 (ja) 繊維強化成形品
JPH089200B2 (ja) 繊維強化プラスチックシート及びその製造法
US4612238A (en) Fiber reinforced multi-ply stampable thermoplastic sheet
EP0125472B1 (en) Process for preparing shaped objects of poly(arylene sulfide) and product thereof
CN1009014B (zh) 制造成型物品的方法
US4950439A (en) Glossy finish fiber reinforced molded product
US4240857A (en) Fiber reinforced multi-ply stampable thermoplastic sheet
JPH06502459A (ja) 繊維補強多孔質シート
US2778405A (en) Pipe joint covering and method of making the same
JPH09277387A (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法
US5006373A (en) Method and apparatus for coating fibers with thermoplastics
Bigg Manufacturing methods for long fiber reinforced polypropylene sheets and laminates
JPH02188240A (ja) 繊維強化熱可塑性複合体―金属箔ラミネートの製造方法
US20030107148A1 (en) Methods of randomly dispersing chopped carbon fiber and consolidating the materials together to make a fiber reinforcement mat
JPS58124616A (ja) 繊維強化積層材料から成形部材を作る方法
EP0408898A2 (en) Method of manufacturing fibrereinforced laminates of thermoplastic synthetic resin, as well as products obtained by using the method
JP2019210417A (ja) 繊維強化複合材の製造方法
KO et al. 3-D braided commingled carbon fiber/PEEK composites
WO1992002357A1 (en) Fabrication of fiber reinforced thermoplastics, with non-woven felt
CA1137724A (en) Fiber reinforced multi-ply stampable thermoplastic sheet
JPH0462108A (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees