JPH01318045A - ガラス繊維と熱可塑性繊維との湿式成形混合物よりの複合材料 - 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】 本発明は約１ｃｍ以上の長さを有する個別のガラスフィ
ラメントで強化した熱可塑性樹脂よりなる完全強化（［
ｕｌｌｙ　ｄｅｎｓｉｆｉｅｄ）複合構造体（ｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｅ　５ｔｒｕ眞ｕｒｅ）用の予備成形品および
水性スラリー法による上記予備成形品の製造に関するも
のである。

本発明を要約すれば、比較的長いガラスステープル長（
ｓｔａｐｌｅ　ｌｅｎｇｔｈ）繊維と水和性細デニール
ステーブル長熱可塑性フィラメントとを原料とする、中
性ｐＨの水性スラリーを通常の製紙機を用いてマントに
成形する、上記のガラス繊維とフィラメントとの均一混
和物の自立性（ｓｅｌｆ−ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ）予備
成形体（ｐｒｅｆｏｒｍ）層の形成方法である。好まし
い方法においては、まず上記の水和性熱可塑性フィラメ
ントを水に分散させ、ついで上記のガラス繊維を添加す
る。この自立性予備成形体を成形複合構造体に転化させ
ると、熱可塑性樹脂基材（ｍａｔｒｉｘ）に埋め込まれ
た個別のガラス繊維の、実質的に空隙を含まない構造体
が得られる。

ガラスと熱可塑性樹脂基材との高度に均質な分布を達成
する一つの経路は、ガラスのマットまた゛はストランド
に加熱、加圧下で熔融樹脂を浸み込ませることであり、
他の経路はガラス繊維と粉末形状の基材樹脂との混合物
を形成することである。

後者においては、ガラス繊維と粉末樹脂とをともに、水
中でスラリーとし、ワイヤスクリーン上に沈積（ｄｅｐ
ｏｓｉｔｉｏｎ）させて不織湿式成形シートを製造し、
統いて脱水、乾燥する。この湿式切断ガラス繊維の所望
の分散を達成するには、この種の方法は通常、スラリー
のｐＨの厳密な調節またはスラリー混合物への界面活性
分散助剤の添加を必要とする。他の場合には、重合体ラ
テックス、パルプまたは凝集剤を目的のスラリーに添加
して、固体重合体粒子と強化用ガラスｍ維とを水中に分
散させる際に遭遇する困難を克服する。しかし、この種
の分散助剤と手順とは形成される複合構造体の性質にと
って好ましくないものであり得、製品の性質を損なわな
い改良された製造方法が要求されている。したがって、 （１）　　（ａ）熱可塑性複合材料中での良好な接着と
性質とを促進するサイズ配合剤を有する湿式切断がラス
ストランド強化用材料の、（ｂ）ｇ可塑性粒子との緊密
な混合物の優れた分散を達成する能力、および、 （２）高い、または低いｐＨ，界面活性分散剤および泡
剤に基づく分散方法に伴う、複合体の特性に対する好ま
しくない効果、ならびにラテックス、合成バルブおよび
ポリビニルアルコール繊維の使用に伴う、複合体の特性
に対する好ましくない効果の除去 を組み合わせた、通常の湿式成形機または製紙機械を用
いてガラス強化構造熱可塑性複合体に容易に転化し得る
予備成形層を製造する方法の開発が望まれている。

本発明は、強化用ガラス繊維が約１ｃｍないし約３　ｃ
ｍの長さを有するものであり、強化用ガラス繊維と熱可
塑性基材樹脂との緊密な混合物が、多数の揃えたガラス
繊維の束をサイズ剤で接着したものよりなる湿式切断ガ
ラスストランドを、細デニールの短く切断した水利性ス
テーブル繊維の形状の熱可塑性樹脂粒子とともに、まず
中性ｐＨの水性スラリーに共分散させて得た、ガラス繊
維強化熱可塑性複合体用の予備成型体層に関するもので
ある。上記の熱可塑性繊維は、その水中分散を援助する
ために、仕上げ剤により前処理したものであってもよい
。

最後に、本発明は強化用繊維七熱可星性繊維とが極めて
一様に、均質に分散した、優秀なウェッブ強度と加工性
とを有する複合体予備成形体層を得る方法を提供する。

重要なことは、従来技術で使用されている、本件発明者
らが最終複合体の性質に対して好ましくないことを見い
だした付加的な加工助剤、たとえばラテックス、合成バ
ルブおよびポリビニルアルコール製品を必要とせずにウ
ェッブ強度が得られることである。さらに、ここに開示
した複合予備成形体層の製造方法は、水性成形用スラリ
ーのｐＨの厳密な調節、または分散助剤のスラリー混合
物への添加、または、その残留物が複合体の性質にとっ
て好ましくないものであり得る、湿式切断ガラスの優れ
た分散を達成するための起泡剤の使用の必要を消滅させ
る。本件方法は、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロ
ピレンおよびポリエチレン基材樹脂に基づく非凡な性質
を示す構造的熱可塑性複合材料を製造する。

驚くべきことには、樹脂粒子が、それ自体中性の水性ス
ラリーに容易に分散し得る細い繊維の形状であるならば
、工業に用いられる′″熱熱可塑性複合体混和性サイズ
剤−より接着した多数の繊維の束よりなる湿式切断ガラ
スストランドが、望ましい中性ｐＨの水性スラリー中に
実質的に分散することが見いだされた。この効果は、上
記の熱可塑性繊維が任意に、熱可塑性繊維の分散性をさ
らに強調する水和剤をその表面に前もって適用した場合
には一層強調される。好ましいことには、熱可塑性繊維
の一部が若干低めの融点を有する場合には、その部分が
結合剤繊維として作用して、加工中に予備成形体層に良
好な集積性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を与え、従来技術で
使用されるラテックスおよびパルプの必要を消滅させる
。得られる性質は、従来技術のを害な要素の消滅に伴っ
て得られる強化繊維の分散度のために、従来技術のもの
よりもかなり改良されている。

好ましい具体例の詳細な記述 第１図を参照すると、本発明記載の湿式暦法は製紙機械
を利用し、一般にはパルパーｌＯ１撹拌供給槽１２、傾
斜ワイヤ製紙機１６のヘッドボックス１４、脱水部１８
、および巻上げスプールまたは駆動スプール２０を含ん
でいる。操作の際には、ガラス繊維および熱可塑性繊維
をパルパーｌＯの水に分散させる。このスラリーをポン
プ１１でパルパーより汲み上げ、撹拌供給槽１２に移送
する。

ついで、供給槽よりの供給原料をポンプ１３を用いて汲
み上げ、ヘッドボックス１４に移送し、ここで、貯槽１
５よりの希釈水を添加して原料濃度を１１５に減少させ
る。このスラリーをワイヤを通して通常の手法で排出し
、脱水部の吸引スロット１８を通過させて脱水する。つ
いで、脱水シート１９湿った形状で駆動スプール２０に
巻き上げる。スプール２０に巻き上げたシートを層１７
にほどき、第１Ａ　図に図式的に示したようにして空気
乾燥する。

大規模生産に使用する別種の具体例においては、原料槽
１２に移送する際に希釈水を用いてスラリー濃度を１／
３−１１５に減少させ、第２図に基本的に示したように
、脱水箱１６ａ　　およびパイプ１６ｃ　　よりポンプ
１６ｂ　　を通った付加的な希釈水を用いてスラリー濃
度をさらに　１／８−１／１０に減少させる。シート１
９が真空吸引スロット　１８を通過したのち、これを約
５００’Ｆの水平強制空気乾燥器３０を通過させて乾燥
する。ついで、ニップロールを通してシート１９を赤外
線乾燥装置４０の下を通過させ、ついで巻上げ２０″に
よりスプールに巻き上げる。

製紙 装置 要素　　　　　　　型式 ％式％ １０　　　パルパー　ＧＰ１５７　　バード機械社（Ｂ
ｉｒｄＭａｃｈｉｎｅ　Ｃｏ、　Ｉｎｃ。

５ｏｕｔｈ　Ｗａｌｐｏｌｅ、　ＭＡ）１３　　　ポン
プ　２３Ｂ２−Ｂ　　ゴーマン・ラップ社（Ｇｏｒｍａ
ｎ−Ｒｕｐｐ Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ、　０Ｈ） １６　　　製紙機械　レーバー　　ノイフ・ブルーダ（
Ｌａｂｏｒ）　　−ハウス（Ｒｅｕｔｌｉｎ２３″’　
　　　ｇｅｎ、　Ｗ、　Ｇｅｒｍａｎｙ）本件出願の複
合予備成形体層は、その機械の成形部分が好ましくは傾
斜ワイヤ（ｉｎｃｌｉｎｅｄ　ｗｉｒｅ）として公知の
型のもの、すなわち、上記のスラリーを、ある角度（通
常は１５ないし４５度）で傾斜している成形用ワイヤを
通して成形用スラリー中に排出する型の通常の製紙機械
で成形する。この種の装置は、中程度の、ないし高度の
スラリー希釈で繊維状マットを形成し得るように特別に
設計したものであり、長い（１−８ｃｍ）繊維を不織マ
ットに加工するには理想的であるが、他の機械形式、た
とえばシリンダー成形機等も同様に使用することができ
る。シート乾燥は空気流通乾燥（ｔｈｒｕ−ａｉｒ　ｄ
ｒｙｉｎｇ）　、接触乾燥、または放射加熱の組合わせ
により達成することができる。繊維状マットが到達する
最高温度は、樹脂繊維の適当な部分の“融合（ｔａｃｋ
ｉｎｇ）　”を活性化して、良好な加工性を得るのに十
分なマット強度に達せしめるのに十分なものでなければ
ならない。

好ましい複合予備成形体成層法は、ガラスの湿式切断繊
維を通常の製紙機械のパルパー中で共分散させ、続いて
ワイヤ上に沈積させ、脱水、乾燥し、結合剤共重合体を
活性化するに十分な温度に加熱し、シートを任意に光力
レンダ−加工し、これをマンドレル上に巻き上げること
よりなるものである。

繊維の強化 本発明に使用するガラス強化用繊維は、５ないし５０ミ
クロンの直径と１ｃｍないし３　ｃｍの切断長とを有す
る通常のスパンガラスストランドよりなるものである。

工業において通常のことであるように、この種のガラス
ストランドは加熱ブッシングよりフィラメントを成形す
ることにより製造し、数百本ないし数千水のこの種のフ
ィラメントをブッシングの下でまとめ、ここでサイズ剤
をフィラメントに適用して下流の加工の要求に合致させ
る。サイズ剤は少なくとも、ガラスを保護するためのフ
ィルム形成剤、たとえば低分子量ポリエステルまたはポ
リウレタンと、最終複合体のガラス／８１脂界面間の接
着を助けるように選択したカップリング剤、通常はシラ
ン化合物、たとえばα−アミノプロピルトリエチルシラ
ンとの溶液または水性分散液よりなるものである。典型
的には、このサイズ加工したストランドを一定の長さに
切断し、防湿容器に入れて“湿った状態で″製紙工場に
輸送する。好ましいサイズ剤組成物は、オーエンスーコ
ーニングファイバーグラス社（Ｏｖｙｅｎｓ−Ｃｏｒｎ
ｉｎｇ　Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ　（○ＣＦ））より１３
３Ａの商品名で市販されているようなものである。この
ような湿式切断ストランド繊維は、中性ｐＨでは水性ス
ラリー中に分散しない。しかし、驚くべきことには、湿
式切断ストランドと水和性熱可塑性繊維との中性ｐＨの
スラリー中の共分散液は、ガラス繊維束の良好な分散を
達成して、強化用がラス１ｃｍと樹脂繊維との有利な緊
密混合物を与える。

樹脂繊維 本件樹脂繊維成分は、好ましくは、恐らくは予備混和し
た添加剤、たとえば酸化防止剤および強靭化剤（ｔｏｕ
ｇｈｎｅｒ）　、ならびに他の複合体特性を強調するこ
とを意図した成分を含有する、細い（０，５−２０デニ
ール）短切断（１−５ｃｍ）ポリエステル、ポリアミド
、ポリプロピレン、またはポリエチレンの熱可塑性ステ
ーブル繊維よりなるものである。これに替わる物として
は、熱可塑性繊維の一部が乾燥工程中に熱活性化結合剤
として作用する、若干低めの融点を有する実質的に同一
組成の熱可塑物よりなる、またはその鞘状被覆を有する
ものがある。上記の熱可塑性繊維（たとえばポリエステ
ル繊維）は、任意に１％以下の分散助剤、たとえば、こ
れに限るものではないが、長鎖アルキルのリン酸エステ
ル、獣脂アルコールとポリ酸化エチレンとの縮合生成物
、および低分子量ポリエステルにより表面処理したもの
であってもよい。

繊維の分散 繊維の分散は通常の製紙パルパー中で、ｐＨ５，５−８
，５、固体濃度０．２５ないし２重量％の水を用いて実
施する。ガラス対樹脂比は好ましくは１１５ないし５／
ｌであり、通常はｌ／３ないし１／１の範囲である。良
好な分散は、共分散によるか、または、好ましくは最初
に樹脂繊維を分散させることにより実施し得る。好まし
い手順は、最初に水和性熱可塑性繊維を通常の高剪断パ
ルパー中で１０分間分散させ、続いて湿式切断ガラスス
トランドをさらに１０分間撹拌しながら添加するもので
ある。

予備成形体層の後加工 予備成形体層は通常、製造したままの状態で直接に複合
体の部分を作るのに使用し得るほど十分に厚くはない。

典型的には、数枚の予備成形体層をンートにし、積み重
ねて成形に適した厚さ（通常は１平方フィートあたり　
０，５ない゛シ２，０ポンドの範囲）にする。任意に、
予備成形体を積み重ねた層を機械的に縫い合わせて、各
層を相互にさらに固定することも、連続成形中に加工を
容易にするのに有用であることが見いだされている。任
意に、堆積層の頂部と底部とに、通常は堆積基層の全重
量の僅か０．１ないし２％のガラス繊維の被覆層を添加
することも、連続成形中に望ましい表面特性を得る、た
とえは接触予備加熱系における粘着を減少させ、最終成
形品の表面仕上がりを強調するのに有用であることが見
いだされている。

複合体シートの成形 得られたシートの数層をまとめて成層し、鋳型に入れて
小板（ｐｌａｑｕｅ）とし、物理的特性を評価すること
ができる。縮合重合体、たとえばポリ（エチレンテレフ
タレート）に関しては、成形に先立ってこの材料を＜　
０．０２％の水分レベルにまで乾燥する。ついで、これ
を離型剤で被覆した額縁鋳型（ｐｉｃｔｕｒｅ　ｆｒａ
ｍｅ　ｍｏｌｄ）に入れる。ついで、鋳型と内容物とを
１５　ｐｓｉの加熱プラッテンプレスに入れ、鋳型温度
を樹脂の融点以上にする。ついで圧力を５００　ｐｓｉ
に上昇させ、鋳型と内容物とを加圧下で冷却させる。つ
いで、このシートを取り出し、通常の方法で超音波走査
データ、張力データおよびこわさ（ｓｔ　ｉ　ｆ　ｆｎ
ｅｓｓ）データを得る。

複合体成分の成形 堆積不織形状の、または統合（ｃｏｎｓｏｌ　１ｄａｔ
　１ｏｎ）シート形状の予備成形体層より有用な成形品
を得るには、縮重合体の場合にはまずシートを乾燥させ
ることに注意しながら、１枚または２枚以上の複合予備
成形体層を通常の手段（接触、ＩＲ。

または強制気体加熱）により、基材樹脂を再熔融させる
まで加熱し、熔融樹脂とガラス強化用繊維シートとを圧
縮鋳型または型押しプレスに入れる。

この材料は加圧下で絞り（５ｑｕｅｅｚｅ）成形するこ
とも、同時に樹脂を冷却し、部品を取り出しながら、部
品を流動成形（ｆｌｏｗ　ｍｏｌｄ）することもできる
。

試験方法 引張り強度 プラスチックスの引張り特性に関する標準試験方法（Ａ
　Ｓ　Ｔ　Ｍ　Ｄ　６３８−８４）。

曲げモデュラス 非強化および強化プラスチックス材料の曲げ特性に関す
る標準試験方法（Ａ　Ｓ　ＴＭ　Ｄ　７９０−８４ａ　
）。

共分散度の測定 段ＷＩＩ：　　複合予備成形体層の分析用の代表的試料
の選択 段階２：　試料の調製 繊維構造を乱さないように注意しながら、透明なエポキ
シ樹脂中の試料を注意深く加熱する。

これは、はぼ１立法インチの試料を小型カップに入れ、
この力／ブを１０ボイズ以下の初期粘度を宵するエポキ
シ樹脂２部で注意深く満たし、このカップを真空容器中
に置いて良好な浸透を保証することにより達成すること
ができる。

エポキシ樹脂を硬化させる。加熱した試料の横断面を切
り出し、顕微鏡検査用に磨き上げる。

段階３：　顕微鏡写真の調製 標準的な光学顕微鏡技術を用いて、ガラス繊維末端と熱
可塑性繊維末端との分布を示す試料横断面の顕微鏡写真
を調製する。この種の顕微鏡写真は第３図により代表さ
れる。ここでは、ガラス繊維末端１００が熱可塑性繊維
末端２００とともに分散していることが示されている。

段階４：　試料領域の測定 顕微鏡写真を用いて、ガラス繊維末端対黙可塑性繊維末
端比が計算した繊維比に近付くように、熱可塑性繊維と
ガラス繊維との双方を大量に含有する第３図のような試
料領域を選択する。

“繊維比”ＦＲは次式により定義される：ＦＲ＝（ＴＰ
繊維末端数／ガラス繊維末端数）＝（ＴＰ重量％）・（
ガラス密度）・（ガラス繊維長）・（ガラス繊維直径）
２／（ガラス重量％）・（ＴＰ重密度・（ＴＰ繊維長）
・（ＴＰ繊維直径）２段階５：　ガラス束分散指数（Ｇ
ＢＤＩ）の測定試料領域を検査し、仮想の円３００に、
熱可塑性繊維末端を捕らえることなく捕らえられるガラ
ス繊維末端の最大数を測定する。少なくとも５回、領域
観察を別個に繰り返す。

ガラス束分散指数は、以下のようにして計算する： ここで、初期の切断ストランド束数は、以下のようにし
て、または直接計数により計算することができる： 初期の繊維／束数−２，５Ｘ　１０’／（計数×直径２
（ミクロン）） ここで、計数は初期ストランドｌボンドあたりのｌＯＯ
ヤード数である。

Ｃ−走査−空隙含有量 最終統合複合体の密度および統合の均一性の指標として
、超音波走査系を用いて複合体小板を評価した。

超音波走査装置はテステク社（ＴｅｓＬｅｃｈ、　Ｉｎ
ｃ。

１１５５ｕｎｓｅｔ　Ｄｒｉｖｅ　Ｐ、　Ｏ，Ｂｏｘ　
９６０．　Ｅｘｔｏｎ、　Ｐｅｎｎ５ｙｌｖａｎｉａ）
より入手し得る。

使用した方法は°“Ｃ″、すなわち領域走査法であった
。使用した周波数は５メガヘルツであった。使用したモ
ードは水層に浸した７”　ｘ　７”　ｘＯ，１２５”厚
の寸法の試料小板の透過（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）
であった。この方法はピッチ−キャッチ法としても知ら
れている。このＤＢ（損失）を小板の全表面をおおう色
コード系を用いて測定し、グラフにして、引張り特性お
よび曲げ特性の評価に先立って相対密度および均一性を
評価した。ＤＢ　損失は次式により定義される： ＤＢ　損失−２０ｄ０９１０ＡＧ／ＡＲ−（ＧＳ−ＧＲ
）ここで、 ＡＧ　は試料を通過する信号振幅である。

ＡＲは試料外標準振幅（ｏｆｆ−ｓａｍｐｌｅ　ｒｅｆ
ｅｒｅｎｃｅａｍｐ　ｌ　ｉ　ｔｕｄｅ）である。

ＧＳ　ＢよびＧＲは試料上および試料外の増幅器利得で
ある。

−ＩＤＥ　　は１０％の振幅減衰であり、−６ＤＢ　　
は５０％の振幅減衰であり、−２０ＤＢ　は９０％の振
幅減衰である。

均一な多孔性に基づく、ＤＢ　で表した信号損失は、こ
の使用した系では小さい（約ＩＤＢ）反射損失を計算に
入れて調整したのちに、厚さに比例する。したがって、
Ｃ−走査データは材料の厚さ１インチあｊ；りのＤＢ　
損失として報告される。

３５ＤＢ／インチのＤＢ　損失値は優れた値であり、良
好な統合小板を表すと考えられる。これは、バルク密度
技術により測定して５−７％の空隙含有量に相当する。

デニール 線形物質の９０００メートルあたりのグラム数。

実施例　ｌ 全容量１５０ガロンのバードパルパーに５０ガロンの脱
イオン水を添加する。繊維表面に獣脂アルコールエトキ
シレート（２５モル）と　ＣＩ□−アルコールの一酸お
よび二酸リン酸エステルのカリウム塩との等景況合物よ
りなる仕上げ剤０．５重量％をあらかじめ適用した、フ
ィラメント１本あたり　１．５デニールの、ステープル
長０．２５インチのポリ（エチレンテレフタレート）（
ＰＥＴ）繊維１．５ポンドを添加し、高速撹拌機を用い
て５分間分散させて均一な繊維分散液を生成させた。

ついで、この混合物に、１インチの切断ガラス（ＯＣＦ
Ｉ３３Ａ　型）１．０ポンドを残部の６８ガロンの脱イ
オン水とともに徐々に添加し、このバッチをさらに１０
分間撹拌した。ついで、パルパー内容物をポンプで汲み
出して、さらに希釈することなく、固体濃度を０．２５
重量％として、穏やかに撹拌している機械原料槽に移送
した。ついで、傾斜度４５度の１２インチブルーダーハ
ウス傾斜ワイヤミニ製紙機械のヘッドボックスに供給原
料をポンプ移送した。この原料をヘッドボックスにおい
て０．００５％の濃度に希釈した。ヘッドボックスの原
料を成形用ワイヤを通して通常の手法で排出し、吸引間
隙を通過させて脱水した。ワイヤ速度は５　ｆｐｍであ
った。このシートを巻き上げロール上に、湿った形状で
捕捉した。ついで、このシートを層状に重ね、実質的に
第１図との関連で開示したようにして、環境湿度レベル
まで空気乾燥した。乾燥シート重量はほぼ１平方フイー
トあたり０．０５ポンドであった。Ｍ微鏡横断面分析は
、この湿式ガラス繊維束が実質的に分散している（１束
あたりフィラメント数１，０００ないし２．０００本が
２．３本を超えないフィラメント数に減少した）ことを
示した。

上記の環境乾燥不織シートを堆積して１平方フイートあ
たり１ポンドの基材重量（ｂａｓｉｓ　ｗｅｉｇＭ）を
有する７”×７”のバットを形成し、真空炉中で０．０
２重量％、またはそれ以下の水分にまで乾燥した。この
乾燥バットを迅速に、ミラー−ステイーブンソンＭ　Ｓ
−１３６離型剤で被覆した、予熱しである７×フインチ
の額縁詩聖に移送した。ついで、この鋳型および内容物
を水圧プレスのグラソテンと加熱ブラッテンとの間に入
れる。ついで、１５　ｐｓｉに等しい接触圧を鋳型に加
え、これを、鋳型の側面に置いた熱電対で測定して２９
０°Ｃにまで加熱する。十分な温度に達したのち、圧力
を６００　ｐｓｉまで、徐々に上昇させる。はぼ６００
　ｐｓｉ゛で、急変（ｒ　１ａｓｈ）の最初の徴候が現
れたところでヒーターを切り、ブラッテンへ冷却水を通
じ、鋳型と内容物とを６００　ｐｓｉ下で、約１５分で
室温に冷却させる。ついで、複合体小板を型から取り出
す。小板より切り出した張力試験用棒状体と曲げ試験用
棒状体は、２４　ｋｓｉを超える引張り強度と　１．６
５　ＭＭ　ｐｓｉの曲げモデュラスとを示した。

Ｃ−走査データは、小板が均一に統合されていて、厚さ
０．１２５インチの試料に関する音波吸収が約２４ない
し約４０ＤＢ／インチの範囲にあることを示した。

実施例　Ｉ＋ 手順は、鋳型を２５０°Ｃに加熱し、ＰＥＴ繊維をフィ
ラメントあたり　１．８デニール、ステープル長０．２
５インチの、表面仕上げ剤を殆ど、または全く持たない
ナイロン繊維で置き換えたことを除いて実施例■と同様
である。予備成形体マットの横断面を顕微鏡下で観察し
たが、ナイロン繊維との緊密な混合物中に同様に高度に
分散したガラスフィラメントを示した。小板から切り取
った張力試験用棒状体および曲げ試験用棒状体は、２６
．７ｋｓｉの引張り強度と　１．５　ＭＭ　ｐｓｉの曲
げモデュラスとを示した。Ｃ−走査データは、小板が均
一に統合されていて、厚さ０．１２５インチの試料に関
する音波吸収が約２４ないし約４０ＤＢ／インチの範囲
にあることを示した。

実施例　ＩＩＩ 手順は、鋳型を２００°Ｃに加熱し、ＰＥＴ繊維をフィ
ラメントあたり　６デニール、ステープル長０．２５イ
ンチの、実施例】と同様の表面仕上げ剤を有するポリプ
ロピレン繊維で置き換えたことを除いて実施例Ｉと同様
である。予備成形体マットの横断面を顕微鏡下で観察し
たが、ポリプロピレン繊維との緊密な混合物中に同様に
高度に分散したガラスフィラメントを示した。小板から
切り取った張力試験用棒状体および曲げ試験用棒状体は
ＩＱ　ｋｓｉを超える引張り強度と　）　０．７　ＭＭ
ｐｓｉの曲げモデュラスとを示した。

実施例　ＩＶ 手順は実施例Ｉと同様であったが、ここではＰＥＴ　繊
維をイルガノンクス（Ｉｒｇａｎｏｘ）　１０１０酸化
防止剤０．５％と微粒弾性体強靭他剤粒子８％とを含有
する　ＰＥＴ繊維で置き換えた。予備成形体マットの横
断面を顕微鏡下で観察したが、ポリエステル繊維との緊
密な混合物中に同様に高度に分散したガラスフィラメン
トを示した。小板から切り取った張力試験用棒状体およ
び曲げ試験用棒状体は、２２．５　ｋｓｉを超える引張
り強度と１−４１４Ｍ　ｐｓｉの曲げモデュラスとを示
した。Ｃ−走査データは、小板が均一に統合されていて
、厚さ０．１２５インチの試料に関する音波吸収が約２
４ないし約４０ＤＢ／インチの範囲にあることを示し　
を二　。

実施例　Ｖ 手順は実施例Ｉと同様であったが、ここでは長さ０．５
インチの０ＣＦ１３３Ａ　ガラスを１．０インチのもの
に替えて使用した。予ｆｆｌ成形体マットの横断面を顕
微鏡下で観察したが、ポリエステル繊維との緊密な混合
物中に同様に高度に分散したガラスフィラメントを示し
た。小板から切り取った張力試験用棒状体および曲げ試
験用棒状体は、２０　ｋｓｉを超える引張り強度と　１
．４３　ＭＭ　ｐｓｉの曲げモデュラスとを示した。Ｃ
−走査データは、小板が均一に統合されていて、厚さ０
．１２５インチの試料に関する音波吸収が約２４ないし
約４０ＤＢ／インチの範囲にあることを示した。

実施例　Ｖｌ 手順は実施例Ｉと同様であったが、ここでは長さ１イン
チの０ＣＦ６８５型ガラスを　０ＣＦ１３３Ａ　型のも
のに替えて使用した。予備成形体マントの横断面を顕微
鏡下で観察したが、ポリエステル繊維との緊密な混合物
中に同様に高度に分散したガラスフィラメントを示した
。小板から切り取った張力試験用棒状体および曲げ試験
用棒状体は、２０　ｋｓｉを超える引張り強度と　１．
４３　ＭＭｐｓｉの曲げモデュラスとを示した。Ｃ−走
査データは、小板が均一に統合されていて、厚さ０．１
２５インチの試料に関する音波吸収が約２４ないし約４
０ＤＢ／インチの範囲にあることを示した。

実施例　Ｖｌｌ 各成分を通常のパルパー／混合装置中で、以下の手法で
分散させた。約４０００ガロンの水をパルパーに入れる
。ついで、繊維表面に実施例ｒと同様の仕上げ剤をあら
かじめ適用した、フィラメント１本あたり　１，５デニ
ールの、ステーブル長０．２５インチのポリ（エチレン
テレフタレート）゛（ＰＥＴ）繊維３１５ポンドを添加
し、１０分間撹拌した。ついで、ＯＣＦ　　１３３　Ａ
−ＡＡ　型切断ガラス２４０ポンド（乾燥重量）と、鞘
芯結合剤（ｓｈｅａｔｈ　ｃｏｒｅ　ｂｉｎｄｅｒ）繊
維（１３０°Ｃないし１６００Ｃの範囲の粘着点（ｔａ
ｃｋ　ｐｏｉｎｔ）を有するポリ（エチレンテレフタレ
ート）の共重合体の鞘体（３０％）とポリ（エチレンテ
レフタレート）の芯体（７０％）とよりなるもの）４５
ポンドを添加し、さらに１５分間撹拌した。このバッチ
のパーセント組成は上に記録してあり、水１ポンドあた
りのポンド数で表した濃度はパルパー固体１．８重量％
であった。

得られるガラス繊維と重合体繊維との均一な、緊密に混
合した水性分散液を、上記以外の１０．０００ガロンの
水とともに保持槽に流入させ、撹拌供給槽の固体濃度を
０．５１６重量％とじた。

ついで、この供給槽スラリーを通常の傾斜ワイヤ製紙機
械の成形室に供給し、ヘッドボックス成形濃度を０．０
５７％に調節した。

このスラリーを機械の成形用ワイヤを通して通常の手法
で排出し、均一な不織マットに成形した。

このマットをまず、通常の手法で真空吸引間隙を通過さ
せて部分的に脱水した。ついで、乾燥器空気温度５００
’Ｆの水平な強制空気乾燥器を通過させて、上記のマッ
トを乾燥した。この結果、マットの出口温度は２００下
であると測定された。ついで、このマットを、それぞれ
６個のキャルロッド（ｃａｌ−ｒｏｄ）を有する６個の
幅１２インチの単位よりなる赤外線乾燥器の下を通過さ
せた。赤外線加熱帯域に入るときの表面温度は１００”
Ｆであり、出口では３８０’Ｆであった。ついで、この
マットを、ニップ圧ｔｏｏ　ｐｌｉの単一ニップカレン
ダーの間を通過させ、６インチの紙管芯体に巻き上げた
。機械のライン速度は毎分２２フイート　であった。マ
ット重量は　１３００平方フイートあたり１９６ないし
２６１ポンドの範囲であった。

マットの横断面の顕微鏡検査は、熱可塑性樹脂繊維との
緊密な混合物中におけるフィラメントの浸れた分散を示
した。

上記の環境乾燥不織シートを堆積して１平方フイートあ
たり１ポンドの基材重量（ｂａｓｉｓ　ｗｅｉｇｈｔ）
を有する７”×７″のバットを形成し、真空炉中で０．
０２重量％、またはそれ以下の水分にまで乾燥した。こ
の乾燥バットを迅速に、ミラー−ステイーブンソン（Ｍ
ｉｌｌｅｒ−５ｔｅｐｈｅｎｓｏｎ）　Ｍ　Ｓ−１３６
離型剤で被覆した、予熱しである７×フインチの額縁鋳
型に移送した。ついで、鋳型と内容物とを水圧プレスの
プランテンと加熱プランテンとの間に入れる。ついで、
１５　ｐｓｉに等しい接触圧を鋳型に加え、これを、鋳
型の側面に置いた熱電対で測定して２９０°Ｃにまで加
熱する。十分な温度に達したところで、圧力を６００　
ｐｓｉまで、徐々に上昇させる。はぼ６００　ｐｓｉで
、急変の最初の徴候が現れたところでヒーターを切り、
プランテンへ冷却水を通じ、鋳型と内容物とを６００　
ｐｓｉの圧力下で、約１５分で室温に冷却させる。つい
で、複合体小板を型から取り出す。張力、曲げ、および
他の物理的性質の試験のだめの試料を小板より切り取っ
た。データは複合体の特性を分析するための標準的な試
験手順により得た。結果は以下のとおりである： 引張り強度：　　　２７ｋｓｉ 曲げモデュラス：　１．６２　ＭＭ　ｐｓｉＣ−走査デ
ータは、小板が均一に統合されていて、厚さ０．１２５
インチの試料に関する音波吸収が約２４ないし約４０Ｄ
Ｂ／インチの範囲にあることを示した。

実施例　Ｖｌｌ＋ 約４０００ガロンの水を通常の製紙用高剪断パルパーに
入れた。フィラメント１本あたり　５デニールの、ステ
ープル長０．２５インチのポリプロピレン繊維３６０ポ
ンドを添加し、５分間撹拌した。

このポリプロピレン繊維は、繊維の製造中に通常の手法
で、ノプコ（Ｎｏｐｃｏ）　２１５２−ｐ　、エメリー
（Ｅｍｅｒｙ）　６７２４およびケスコ（Ｋｅｓｓｃｏ
）　Ｐ　Ｅ　Ｇ　−２００ジラウレートの混合物よりな
る表面仕上げ剤１．９重量％を適用してあったものであ
る。繊維を形成するために使用したポリプロピレンは、
加工中に重合体を安定化するためにあらかじめ混和した
市販の酸化防止剤／ＵＶ安定剤２８００　ｐｐｍを含有
する単独重合体（数平均分子量約３７．０００）であっ
た。

ついで、長さ１．０インチ、直径１３ミクロンの０ＣＦ
１３３Ａ　湿式型切断ガラス２４０ポンド（乾燥重量）
を添加し、さらに１５分間撹拌した。

このバッチのパーセント組成はガラス繊維約４０重量％
、ポリプロピレンステーブル繊維約６０重量％であった
。パルパー濃度はパルパー固体１．８重量％であった。

得られるガラス繊維と重合体繊維との均一な、緊密に混
合した水性分散液を、上記以外の１０．０００ガロンの
水とともに、２個の側方据え付は羽根車を有する保持槽
に流入させ、撹拌供給槽の固体濃度を０．５１６重量％
とした。任意に２００ｃｃ以内の炭化水素消泡剤（ＳＡ
−３炭化水素ペース、ラウレル社（Ｌａｕｒｅｌ　Ｃｏ
、、　Ｐｈ１ｌａｄｅｌｐｈｉａ、　ＰＡ）１９１３４
）を撹拌保持槽に添加して、少量の貯蔵浮遊物を制御し
た。

ついで、この供給槽スラリーを通常の傾斜ワイヤ製紙機
械の成形室に供給し、ヘッドボックス成形濃度を０．０
５７％に調節した。

このスラリーを傾斜ワイヤ製紙機械の成形用ワイヤを通
して通常の方法で排出し、均一な不織マットに成形した
。このマットをまず、通常の手法で真空吸引間隙を通過
させて部分的に脱水した。ついで、水平な強制空気乾燥
器を通過させて上記のマットを乾燥した。乾燥器空気温
度は４５０−５００°Ｆであった。乾燥器中の滞留時間
（約２０秒）はシートを完全に乾燥させ、さらに加えて
、乾燥器の最終段階においてポリプロピレン繊維ヲソの
融点近傍にまで加熱し、熔融結合を起こさせるのに十分
であった。ついで、このマットを、オープンメツシュの
青銅製移送器（ｃａｒｒｉｅｒ）上に保持しながら、赤
外線加熱器の間を通過させた。赤外゛線加熱帯域に入る
ときの表面温度は１００’Ｆであり、出口では３００″
Ｆ′であった。ついで、直ちにこのマットを、ニップ圧
約１００　ｐｌｉの単一ニップカレンダーの間を通過さ
せ、６インチの紙管芯体に巻き上げた。機械のライン速
度は毎分２２フイートであった。マット重量は１平方フ
イートあたり　１４０ないし１６０ボンドの範囲であっ
た。

マットの横断面の顕微鏡検査は、熱可塑性樹脂繊維との
緊密な混合物中におけるガラスフィラメントの優れた分
散を示した。上記の繊維の一部（５ないし１０％）を部
分的に熔融させて、繊維状マットを相互に結合させた。

シート張力は１インチあたり　５ボンドを超えた。

３６”　Ｘ　６０”のこのシート　８枚を積層して１平
方フイートあたり　０．８６４ポンドのマットを形成し
た。加熱、冷却の可能なアルミニウムブラッテンを有す
るタイラー工業（Ｔｙｌｅｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）
の空気圧プレスを用いてこのマットを十分に統合し、空
隙含有量１０％以下の硬い複合体シートとした。

このバットを上記のプレス内で離型布（ｒｅｌｅａｓｅ
ｃｌｏｔｈ）の間に入れ、８０　ｐｓｉの圧力下で１８
０℃に加熱し、続いて室温に冷却した。ついで、この方
法で得た硬い複合体シートを、自動車工業用の通常の圧
縮成形バンパーバックアップ梁材（ｂｅａｍ）での使用
に適した白紙に切断した。この白紙数枚を、圧縮成形工
業で用いる通常の技術に従ってＩＲ炉で再加熱して、１
枚あたりの重量約１２ボンドのバンパーバックアップ梁
材を成形することができた。この梁材を連邦自動車安全
標準（ＦＭＶＳＳ　パート５８１−バンパー標準および
固定バリアー試験）に従って試験し、満足すべきもので
あることが分かった。試験用小板の研究も、実施例Ｖ目
Ｊコ記述した成形方法に従って完了し、引っ張り強度、
曲げモデュラス、およびイゾンド（ｉｚｏｄ）衝撃特性
を室温で試験して、以下の結果を得た： 引張り強度：　　　　　１３．５　ｋｓｉ伸長：２．３
％ 引っ張りモデュラス：　　０．８８　Ｘ　１０’　ｐｓ
ｉノッチイゾソド：１６ 本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりである。

１．０．５ないし２０デニールの、ｌ　ｍｍないし５　
ｃｍのステーブル長の複数の熱可塑性繊維と、長さ１ｃ
ｍないし８　ｃｍ、直径５ないし５０　ミクロンの、被
覆し、通常の加工中における取扱いを可能にするのに十
分な集積度で相互に接着した多数の揃えたガラス繊維の
束よりなる一定量の湿式切断ガラスストランドとを、実
質的に他の成分を含まない、撹拌している中性ｐＨの水
溶液に分散させ；溶液の撹拌を継続して上記のガラス繊
維の束を実質的に分散させて熱可塑性繊維とガラス繊維
との均一なフィラメント状スラリーを形成させ、このス
ラリーを層状のスクリーンに供給し、この層から水を除
去し；この層を乾燥させ、さらにこの層を熱可塑性成分
繊維が熱的に結合する温度にまで加熱し；ついでこの層
を冷却して自立性予備成形層を形成させる、熱可塑性繊
維と緊密に混合した個別のガラスステーブルフィラメン
トよりなる予備成形層の形成方法。

２、最初に上記の熱可塑性ｍＭ１を水溶液に添加し、続
いて上記のガラス繊維を添加することを特徴とする上記
の第１項に定義した方法。

３、最初に上記のガラス繊維を水溶液に添加し、続いて
上記の熱可塑性繊維を添加することを特徴とする上記の
第１項に定義した方法。

４、上記の熱可塑性繊維と上記のガラス繊維とを同時に
添加することを特徴とする上記の第１項に定義した方法
。

５、上記の熱可塑性繊維がその表面上に分散助剤の被覆
を有し、上記の繊維の少なくとも一部が実質的に同一の
化学組成を有する低融点重合体により被覆されているこ
とを特徴とする、上記の第１、第２、第３または第４項
に定義した方法。

６、上記の分散助剤が獣脂アルコールとポリ酸化エチレ
ンおよび低分子量ポリエステルとの縮合生成物であるこ
とを特徴とする上記の第５項記載の方法。

７、層の平面内に不規則に配列し、実質的に個別のフィ
ラメントとして分散した、その表面にカップリング剤と
フィルム形成剤を含んでなるサイズ剤を有する長さ１ｃ
ｍないし３　ｃｍ、直径５ないし５０ミクロンのガラス
ステーブル繊維ＩＯないし７０重量パーセントを、実質
的に個別のフィラメントとして分散した長さ１．０　ｍ
＋ｎないし５　ｃｍの、０．５−２０デニールの、熱可
塑性ステーブル繊維９０ないし３０重量パーセントと緊
密に混合したものよりなる緊密な、均一な混和物により
構成される、熱可塑性繊維と緊密に混合した個別の強化
ガラス繊維の自立性予備成形層。

８、上記の熱可塑性繊維の一部が上記の熱可塑性繊維と
実質的に同一の化学組成を有する低融点重合体により被
覆されており、上記の部分がこの熱可塑性繊維の残部と
上記の切断ガラス繊維との間の結合を形成することを特
徴とする、上記の第７項記載の予備成形体層。

９、上記の熱可塑性繊維がポリアミドであることを特徴
とする上記の第７項記載の予備成形体層。

ＩＯ１上記の熱可塑性繊維がポリプロピレンであること
を特徴とする上記の第７項記載の予備成形体層。

１１、上記の熱可塑性繊維が予備混和した酸化防止剤お
よび強靭化剤を含有するポリ（エチレンテレフタレート
）であることを特徴とする上記の第７項記載の予備成形
体層。

１２、上記の低融点重合体がポリ（エチレンテレフタレ
ート）の共重合体であることを特徴とする上記の第７項
記載の予備成形体層。

１３、上記の第７項記載の予備成形層の少なくとも１種
より形成した、実質的に空隙を含まない複合材料。

【図面の簡単な説明】

第１図および第１Ａ　図は本発明記載の湿式成層法の一
つの具体例の図的説明である。 第２図は本発明記載の湿式成層法の他の一つの具体例の
図である。 第３図はガラス繊維末端と熱可塑性繊維末端との分布を
示す顕微鏡写真の領域図である。 Ｆｉｇ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０．５ないし２０デニールの、１ｍｍないし５ｃｍ
   のステープル長の複数の熱可塑性繊維と、長さ１ｃｍな
   いし８ｃｍ、直径５ないし５０ミクロンの、被覆し、通
   常の加工中における取扱いを可能にするのに十分な集積
   度で相互に接着した多数の揃えたガラス繊維の束よりな
   る一定量の湿式切断ガラスストランドとを、実質的に他
   の成分を含まない、撹拌している中性ｐＨの水溶液に分
   散させ；溶液の撹拌を継続して上記のガラス繊維の束を
   実質的に分散させて熱可塑性繊維とガラス繊維との均一
   なフィラメント状スラリーを形成させ、このスラリーを
   層状のスクリーンに供給し、この層から水を除去し；こ
   の層を乾燥させ、さらにこの層を熱可塑性成分繊維が熱
   的に結合する温度にまで加熱し；ついでこの層を冷却し
   て自立性予備成形層を形成させることを特徴とする、熱
   可塑性繊維と緊密に混合した個別のガラスステープルフ
   ィラメントよりなる予備成形層の形成方法。 ２、層の平面内に不規則に配列し、実質的に個別のフィ
   ラメントとして分散した、その表面にカップリング剤と
   フィルム形成剤を含んでなるサイズ剤を有する長さ１ｃ
   ｍないし８ｃｍ、直径５ないし５０ミクロンのガラスス
   テープル繊維１０ないし７０重量パーセントを、実質的
   に個別のフィラメントとして分散した長さ１．０ｍｍな
   いし５ｃｍの、０．５−２０デニールの、熱可塑性ステ
   ープル繊維９０ないし３０重量パーセントと緊密に混合
   したものよりなる緊密な、均一な混和物により構成され
   る、熱可塑性繊維と緊密に混合した個別の強化ガラス繊
   維の自立性予備成形層。 ３、特許請求の範囲第２項記載の予備成形層の少なくと
   も１種より形成した、実質的に空隙を含まない複合材料
   。