JPH01308614A - 補強された加熱成形可能な熱可塑性シートの連続製造方法及びこの目的に適当な装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、補強された或いは剛性化された、加熱成形可
能な、熱可塑性プラスチックシートの連続製造方法及び
そのために適した装置に関するものである。

従】ＩＬ術 例えばガラス繊維により補強されそして爾後に加熱及び
圧縮等の成形により様々の形状の最終物品に加熱成形可
能である（ｔｈｅｒｍｏｍｏｌｄａｂｌｅ）シートの製
造方法は既に文献に記載されている。

そうしたシートを得る代表的な方法は、例えばヨーロッ
パ特許第９．９９１号及び西独特許第２．９４８、２３
５号に記載されている。

これら特許に開示される方法に従えば、複合シートは、
あらかじめ押出し成形された熱可塑性ポリマーの眉間に
、一般に小さなマツトレス或いはマットの形態のガラス
繊維から成る補強層を配置することにより作製すること
が出来る。これら補強層において、切断された或いは連
続したいずれかの繊維は、ニードリング或いは繊維とマ
トリックスとの間に良好な界面化学結合を確立しうる有
機官能基シランな含有する化学的バインダーにより互い
に保持される。

こうして得られたパネルは、補強層中に溶融したポリマ
ーの浸透をもたらすように加熱下で圧縮され、その後パ
ネルは硬化したシートが所望の寸法形状に応じて切り出
し得るように冷却される。

また別の方法に従えば、英国特許第１．０１０，０４３
号或いはフランス特許第１，３６１．４３９号或いは米
国特許筒３．３９６．１４２号いずれにも記載されるよ
うに、補強された加熱成形可能な熱可塑性シートは、コ
ンベヤベルト上へのガラス繊維及び熱可塑性粉状ポリマ
ーを連続的に送給しそして全体を加熱及び圧縮作業下に
置いてポリマーマトリックス中への補強材の緊密な分布
を得ることにより得られる。この場合もまた、複合材料
が得られ、これは冷却により硬化されそして後所望され
る形状に応じて切断される。

日が　゛　しようとする＝ ここで挙げた従来方法はすべて、ガラス繊維の断片或い
は粉末の発生成いは発煙による衛生−環境上の観点から
の欠点そして実施に当たって高い設備コストを必要とす
るので経済性の観点からの欠点を呈する。

ｌ豆夏旦裁 本発明者はここに、上記の欠点を回避する、補強された
熱可塑性ポリマーシートの連続的製造のための新たな方
法の開発に成功した。本方法は、経済性及び環境性の問
題を回避するに加えて、従来方法と同じ生産速度を得る
ことを可能ならしめるので従来法と遜色のない技術であ
り、しかもシートは繊維質材料の改善された分布を持ち
そして一層均質であるという利点を有する。これは、理
論値の約９８％にも及ぶ高い密度によりわかるように捕
捉空気含有量の極端な減少に由るものである。

ここに、本発明は、 （ａ）流動状態における少なくとも１種の熱可塑性ポリ
マーと繊維質材料の形態の少なくとも１種の補強材とを
押出ヘッドに給送する段階と、（ｂ）該押出ヘッド内部
で補強材に熱可塑性ポリマーを含浸させる段階と、 （ｃｌ得られた材料を押出により圧縮成形する段階と、 （ｄ）生成シートをカレンダリング及び冷却区画におい
て仕上げ調整及び硬化する段階と を包含する、補強された、加熱成形可能な熱可塑性シー
トの連続製造方法を提供するものである。

本明細書で使用される「繊維質材料の形態の補強材」と
いう用語は、一方向性、等方性、部分等方性、連続或い
は切断状態、編織状態或いは非編織状態、化学的バイン
ダーを含むもの或いは含まないものいずれをも包括する
ものである。

本発明の好ましい具体例に従λば、繊維質材料の形態の
補強材は、ガラス繊維、ロックワール、アラミド繊維、
炭素繊維、セルロース繊維、アスベスト繊維、アクリロ
ニトリル繊維等のような天然、人工或いは合成繊維から
成るストランドから得られる。特には、ガラス繊維が好
ましい。

本発明の目的に従う補強材作成に使用されるストランド
は、複数の（素成分）モノフィラメント糸から成りそし
て一般に１０〜２６テツクス範囲の番手（ｃｏｕｎｔ）
を有する。

各素成分糸の直径は好ましくは、必ずしも必要でないが
、８〜２０μｍの範囲にあり、約１１，５μｍの値が一
層好ましい。

任意の熱可塑性ポリマーが本発明方法により得られる複
合シートを作製するのに使用されつる。

しかし、オレフィン系ポリマーが好ましい。例えば、低
、中　及び高密度を有するポリテン（ポリエチレンの商
標名）、ポリプロピレン、エチレン／プロピレンコポリ
マー、ポリブテン−１、ポリ−４−メチル−１−ペンテ
ン、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、アクリロニ
トリルのような極性モノマーで改質されたポリスチレン
、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブ
タジェン−スチレン）、ＡＢＳ樹脂（アクリロトリル、
ＥＰＤＭ、スチレン）、ポリアミド、アクリル及びメタ
クリル樹脂、ポリカーボネ−ト、ポリカーボネート、ポ
リフェニルエーテル、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のようなポリエステル或いは
そのアロイその他が挙げられる。

ポリマーはまた、静電防止剤、染料、成核剤、顔料、安
定化剤、難燃剤、鉱物乃至有機充填剤等の単数乃至複数
の添加剤を含み得る。これらは、仕上りシートの機械的
、美観的或いは難燃性を改善するのに使用される。

ポリマーは、材料全体の重量に基づいて、５〜８０％の
範囲の量において好ましくは１０〜７０％の量において
使用される。

少なくとも一つの送給ダクト及び単一の出口を装備する
押出ヘッドにより実施される含浸及び圧縮作業は、押出
期間中補強材内部で均質な分布が達成されつるようにポ
リマーを流動状態として行なわれる。

この目的の為に、含浸期間中ポリマーの冷却が起こる可
能性を回避するよう、補強材はある温度で（熱可塑性材
料の融点より低くなければならない）予熱されつる。

押出ヘッドから押出されるシートは、カレンダリング区
画に送られ、ここで更に圧縮されそして最終寸法、表面
状態等仕上調整され、そして後冷却区画に送られ、最終
的に切断されそして保管される。別法として、これら２
種の作業は３乃至もっと多くのローラを使用する単一の
カレンダーにおいて組み合わせることが出来、その場合
には仕上げ調整作用と冷却作用は漸次的に且つ連続的に
行なわれる。

本発明方法の好ましい具体例に従えば、繊維形態の２枚
の補強材は異なった入口を通して押出ヘッドに送られ、
他方ポリマーは３つのダクトを通して送給され、その場
合好ましくは多流れは同様の状態でそしてポリマーが各
補強材の表面全体を濡らすような態様で流れる。

本発明の更に好ましい具体例に従えば、高い表面品質程
度を有するポリマーが所望されるとき、含浸ポリマーと
同じ性質あるいは異なった性質を有する仕上げフィルム
が押出ヘッドを出るシートの少なくとも一面に結合され
る。

本発明はまた、補強された、加熱成形可能な熱可塑性シ
ートの連続製造装置をも提供するものであり、この装置
は、 （１）繊維形態の少なくとも１種の補強材を送給する手
段と、 （２）少なくとも一つの給送ダクトと単一の出口を装備
し、そして少なくとも一つの押出機により送給される流
動状態の少なくとも１種の熱可塑性ポリマー及び繊維形
態の少なくとも１種の補強材を受は取ることの出来る押
出ヘッドと、 （３）押出ヘッドの出口に配列されるカレンダリングロ
ーラと、 （４）冷却用ローラと、 （５）複合シートを搬送するための引取り用フレームロ
ーラと を包含する。

本発明装置においては、繊維補強材を送給し得る任意の
手段が使用し得るが、摩擦式巻き出しローが一般に広く
使用される。

押出機はプラスチック材料の移送において通常使用され
る型式のものであり、その例は一軸押出機、二軸押出機
、タンデム押出機等である。

押出ヘッドには、好ましくは、各繊維マットの表面全体
へのポリマーの結合を容易ならしめるために２枚の補強
材送給のための２つのダクトと、熱可塑性ポリマー送給
の為の３つのダクトとが装備される。

ここで述べた押出ヘッドに通じる入り口の数は単に例示
であって、製造することが所望されるシートの特定型式
及び要件に応じて変更される。

１種以上の補強材の含浸が押出ヘッド内部で起こりそし
て材料の圧縮が出口を通して起こるに際して、ヘッドは
冷却が起こるのを回避する為に好ましくはポリマーの溶
融温度より高い温度に維持される。

カレンダリングローラもまた、材料の仕上調整を容易な
らしめるため１こその外面がポリマーの溶融温度より低
い温度にあるような態様で加熱され、他方冷却ローラの
外面は冷却用流体によって温度調節される。

本発明装置の好ましい具体例に従えば、カレンダリング
ローラと冷却ローラは少なくとも３つのローラを有する
単一式のカレンダーとして構成される。４０−ラカレン
ダーが一般に好都合に使用される。

１月Ｉと１裳」氾ｌ朋 図面を参照すると、本装置は、熱可塑性ポリマー用原料
ボックス２を備える押出機１、押出ヘッド３．２本の仕
上調整ローラ４と１本の冷却ローラ５とから成る３０−
ラカレンダー、支持構造体８内に配列される引取り用フ
レームローラ６及び切断区画７を包含する。

本装置は更に、補強材１０を巻き出し、送給するための
ローラ９及び送給方向を調節するための伝送ローラ１１
と、ローラ９．１１用の支持構造体１２と、適当なベル
トによりカレンダーローラの一方に連結される電動モー
タ１３と、カレンダー及び電動モータを収納するハウジ
ング１４と、カレンダーと引取り区画とを連結しそして
行路に沿っての搬送中加熱成形性熱可塑性複合シート１
６の追加冷却をもたらすコンベヤベルト１５をも備える
。

押出ヘッド３は、補強材１０に対する２つの入口ダクト
１７を構成する２つの部材３′及び３°゛から成り、こ
の場合部材３′には溶融したポリマーのための１つの送
給ダクト１８が開通され、他方部材３”においては２つ
の送給ダクト１９が存在する。

押出ヘッドには単一の出口２０がが設けられ、そこを通
して複合シート１６が押し出されそして圧縮される。

原料ボックス２を通して押出機１に装入された熱可塑性
ポリマーば、加熱及び溶融された後、送給ダクト１８及
び１９を通して押出へ・ンドに送給される。繊維材料形
態の２枚の補強材１０はローラ９から巻き出され入口ダ
クト１７を通して通人されて、同じヘッド部材に供給さ
れる。

押出ヘッドの内部で、溶融ポリマーの補強材中への均質
な浸透が起こり、含浸材料の圧縮（突固め）は出口２０
を通して材料を押し出すことにより得られる。

詳しくは、押出ヘッドは４つの帯域に細分割することが
でき、それらの各帯域内部で次のような操作が実行され
る： 第１帯域（Ａ）においては、補強材と溶融ポリマーの第
１装入分の送給が行なわれる。

第２帯域（Ｂ）においては、補強材の最初の含浸（内部
含浸）が行なわれる。

第３帯域（Ｃ）においては、追加溶融ポリマーの送給に
より補強材の含浸が完了する。

第４帯域（Ｄ）においては、含浸された材料は出口を通
してそれを押し出すことにより圧縮される。

押出ヘッドを出た複合シートは、カレンダーに送られ、
ここで仕上調整されそして冷却され、続いて切断区画に
送られて所望の形状寸法に切断される。

以上の例示装置において、それを構成する様々の部品に
多（の変更を為しうることは明らかである。

実施例を例示目的で示す。

ポリプロピレン樹脂に基づいて４０重量％のガラス繊維
で補強したシートを第１図に例示した装置及び第２図に
例示した押出ヘッドを使用して次のパラメータ条件を使
用して製造した：６００ｍｍ巾の不織布の形態をした、
普通の等方性汎用構造及び４５０テツクスを有する２枚
のガラス繊維タイプＥの使用が為された。

押出条件は次の通りとした： 供給ポリマーエフレーク状ポリプロピレンで、メルトフ
ローインデックス（ＭＦＩ）を約１００まで増大するた
めにＬｕｐｅｒｃｏ　１０１　　（Ｃａｒｂｏｃｒｏｍ
　Ｃ。

ｍｐａｎｙ社より市販される過酸化物）を添加した。

流量＝　４０　ｋｇ／ｈ、　押出ヘッドの３つの入口間
で等分割した。

供給温度＝２００℃ 溶融温度＝２３０℃ 押出ヘッドの温度＝２５０℃ カレンダーローラの先端速度＝　０．５　ｍ　／分６０
０ｍｍ巾及び３ｍｍ厚であり、３軸に沿って等方性を有
しそして１．２　ｇ／ｃｍ”の密度と３６００ｇ／ｍ　
２の重量を有する−様なシートが得られた。

皿１ ３０重量％の量のガラス繊維Ｅで補強したシートをポリ
マーマトリックスとしてＡＫＺＯＣｏｍｐａｎｙからＡ
ＲＮＩＴＥの商品名で販売されるポリエチレンテレフタ
レートを使用して作製した。

以下の押出機温度条件を除いて例１と同じプロセス条件
を使用した： 供給温度＝２２０℃ 溶融温度＝２４０℃ 押出ヘッドの温度＝２６０°Ｃ ６００ｍｍ巾及び３ｍｍ厚であり、３軸に沿って等方性
を有しそして１．６　ｇ／ａｍ”の密度と４８００ｇ／
ｍ２の重量を有する−様なシートが得られた。

丑ユ ４０重量％の量のガラス繊維Ｅで補強したシートをポリ
マーマトリックスとして５ＮＩＡ　Ｃｏｍｐａｎｙから
ＳＮＩＡＭＩＤの商品名で販売されるポリアミド６を使
用して作製した。

以下の押出機温度条件を除いて例１と同じプロセス条件
を使用した： 供給温度＝２１０〜２２０℃ 溶融温度＝２４０〜２５０℃ 押出ヘッドの温度＝２５０〜２６０℃ ６００ｍｍ巾及び３ｍｍ厚であり、３軸に沿って等方性
を有しそして１．４　ｇ／ｃｍ”の密度と４２００　ｇ
／ｍ２の重量を有する−様なシートが得られた。

匠Ａ ３０重量％の量のガラス繊維Ｅで補強したシートをポリ
マーマトリックスとして本件出願人によりＰＩＢＩ−Ｔ
ＥＲｌｏｏの商品名で販売されるボリブチレンテレフタ
レート使用して作製した。

以下の押出機温度条件を除いて例１と同じプロセス条件
を使用した： 供給温度＝２１０〜２２０℃ 溶融温度＝２３０〜２４０℃ 押出ヘッドの温度＝２４０℃ ６００ｍｍ巾及び３ｍｍ厚であり、３軸に沿って等方性
を有しそして１．６　ｇ／ｃｍ”の密度と４８００ｇ　
／　ｍ　２の重量を有する−様なシートが得られた。

例１〜４において製造されたシートの機械的性質を次の
表に示す。

伸び　　　２２２２Ｄ６３８ ％ 工１目と１釆 本発明は、従来問題となった経済性及び環境性の問題を
回避するに加えて、従来方法と同じ生産速度を得ること
を可能ならしめ、しかも生成されるシートは高密度の繊
維質材料の改善された分布を持ちそして一暦均質である
ような熱可塑性複合シートの製造を可能ならしめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の概略全体正面図でありそして第
２図は押出ヘッドの断面図である。 １：押出機 ２：原料ボックス ３二押出ヘツド ３°、３”二ヘッド部材 ４：仕上調整ローラ ５：冷却ローラ ６：フレームローラ ７：切断区画 ８：支持構造体 ９：補強材巻き出しローラ １０：補強材 １１：伝送ローラ １２：支持構造体 １３：電動モータ １４：ハウジング １５：コンベヤベルト １６：複合シート １７二人ロダクト １８．１９：送給ダクト 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）（ａ）流動状態における少なくとも１種の熱可塑性
   ポリマーと繊維質材料の形態の少なくとも１種の補強材
   とを押出ヘッドに給送する段階と、 （ｂ）該押出ヘッド内部で補強材に熱可塑性ポリマーを
   含浸させる段階と、 （ｃ）得られた材料を押出により圧縮成形する段階と、 （ｄ）生成シートをカレンダリング及び冷却区画におい
   て仕上げ調整及び硬化する段階とを包含する、補強され
   た、加熱成形可能な熱可塑性シートの連続製造方法。 ２）繊維質材料の形態の補強材が、ガラス繊維、ロック
   ウール、アラミド繊維、炭素繊維、セルロース繊維、ア
   スベスト繊維、アクリロニトリル繊維のような天然、人
   工或いは合成繊維から成るストランドにより得られる特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３）ストランドがガラス繊維から得られる特許請求の範
   囲第２項記載の方法。 ４）ポリマーが、材料全体の重量に基づいて、５〜８０
   ％の範囲の量において、好ましくは１０〜７０％の量に
   おいて使用される特許請求の範囲第１〜３項いずれか一
   項記載の方法。 ５）繊維形態の２枚の補強材が異なった入口を通して押
   出ヘッドに送られ、他方熱可塑性ポリマーは３つのダク
   トを通して送給され、その場合好ましくは各流れは同様
   の状態でそしてポリマーが各補強材の表面全体を濡らす
   ような態様で流される特許請求の範囲第１〜４項いずれ
   か一項記載の方法。 ６）仕上げフィルムが押出ヘッドを出るシートの少なく
   とも一面に結合される特許請求の範囲第１〜５項いずれ
   か一項記載の方法。 ７）（ａ）繊維形態の少なくとも１種の補強材を送給す
   る手段と、 （ｂ）少なくとも一つの給送ダクトと単一の出口を装備
   し、そして少なくとも一つの押出機から送給される、流
   動状態の少なくとも１種の熱可塑性ポリマー及び繊維形
   態の少なくとも１種の補強材を受け取ることの出来る押
   出ヘッドと、 （ｃ）冷却用ローラと、 （ｄ）複合シートを搬送するための引取り用フレームロ
   ーラと を包含する補強された、加熱成形可能な熱可塑性シート
   の連続製造装置。 ８）摩擦式巻き出しローが繊維補強材を送給する手段で
   ある特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９）押出ヘッドが２枚の繊維形態の補強材を送給する為
   の２つのダクトと、熱可塑性ポリマーを送給する為の３
   つのダクトとを備える特許請求の範囲第７項或いは８項
   記載の装置。 １０）押出ヘッドがポリマーの溶融温度より高い温度に
   維持される特許請求の範囲第７〜９項いずれか一項記載
   の装置。 １１）カレンダリングローラと冷却ローラとが少なくと
   も３つのローラを有する単一のカレンダーとして構成さ
   れる特許請求の範囲第７〜１０項いずれか一項記載の装
   置。