JPH02229021A - 複合材料の製法 - 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】 反血分１ 本発明は繊維補強プラスチックマトリックスを形成する
方法に関する。ことに本発明は、プラスチック材料がマ
トリックスまたは連続相を構成し、補強用繊維材料か不
連続の離散相を構成している押出成形で形成した複合構
造体に関する。さらに詳細には、本発明は押出成形工程
中補強用繊維の存在の下で反応する重合体前駆物質を用
いて、高繊維成分を含有し連続する長さを有する複合構
造体を形成する押出成形法に関する。

ル訓立考１ 近年、複合構造体を形成するのに押出成形法を用いるこ
とが段々と一般化して来た。これは押出成形法によれば
このような複合構造体が連続的に形造できるからである
。この押出成形法は普通に行なわれているように、たと
えばガラス繊維のような補強材料、または関連配合材料
またはトウとして糾合せたたとえばカーボンや高強度有
機質繊維のような他の補強用繊維が、液体溶液の形かま
たは溶融液の形の連続相を形成している重合体を収容す
るタンク内を通すのである。このプラスチックを被覆し
たトウはその後加熱したダイへと送り込まれ、このグイ
から出たプラスチック被覆トウは比較的剛性の大きな複
合構造体となる。熱可塑性重合体を用いる押出成形の場
合には、押出成形した製品をその後短いセグメントに分
割することができる。このセグメントは通常、樹脂浸透
加工材（プリプレグ）と呼ばれ、これをさらに射出成形
または圧縮成形して、さらに強度の大きな物品を形成す
るのである。

しかしながら、従来から知られている工程による方法を
、熱硬化性重合体を連続相として用いて実行する場合、
この重合体は時間のかかる縮合反応を受けなければなら
ない。このことによって、通常の熱収縮に加えて高度の
重合収縮を生ずることとなる。このため、収縮により生
ずる複合構造体のひび割れをさけるように、キュア（硬
化）サイクルをきわめてゆっくりと、かつ注意深く制御
された条件下で行なわなければならない。

他方、熱可塑性重合体の場合には、好適に高いガラス遷
移温度ｔｇを有する重合体はまた粘度も高温においてさ
え、望ましくない程に高くなる。この結果この粘度を低
下させて補強用のフィラメントを必要程度含浸するため
には、できるだけ高い温度にまで加熱することが望まし
いが、この加熱は材料の分解点以下でなければならない
。しかし不幸なことに、実際的な粘度が得られる温度と
、重合体の熱分解が開始される温度との差は屡々比較的
小さく、このため工程の制御を困難としている。

フィラメントを含浸させる問題は従来から認識されてお
り、これを解決するべく各種の方法が提案されている。

たとえばヨーロッパ特許公開公報第００５６７０３号お
よび同第０１０２１５９号があげられる。このような従
来方法は全面的に成功したものではない。少なくとも、
たとえば重合体を溶融する必要のある場合に他の欠点が
生ずるという事実がある。熱可塑性重合体を溶融して所
要のフィラメント含浸を行なわなければならない場合に
は、含浸作業に先立って重合、粉砕、溶融の工程を必要
とし、これは処理工程を増加させ、エネルギ消費を大き
くし、したがってコスト高となり、できればこれを回避
することが望ましいのである。さらに、要用いた期間中
重合体を溶融状態に維持することは、不可避的にこの重
合体の漸進的な劣化につながる。この劣化は製品の物理
的特性に決定的に悪影響を与えるものである。

これに加えて、またさらに押出成形工程中のフィラメン
トの被覆（含浸）に用いられるシステムの性質に関係な
く、被覆液の粘度が比較的高いのでフィラメントを適宜
に含浸（被覆）させることが屡々困難となる。被覆され
てないフィラメントまたは不充分に被覆されているフィ
ラメントは、次ぎの取扱いおよび処理において摩損を受
は勝ちであって、このためフィラメントが折れて短くな
り、複合構造体の物理的特性を劣化させる、ことに射出
成形製品のためのプリプレグ（樹脂浸透加工材）の特性
を劣化させる。このため含浸程度が悪い傾向は、たとえ
処理速度を遅くして、そのためにコストが高くなろうと
も、または補強材料の量を望ましくない程度にまで減少
してそのために物理的特性に悪影響が生じようとも、ま
たはその両方が生じようとも、抑制しなければならない
のである。

光凱傅皿逐 上述のことから、本発明の第１の目的は押出成形におけ
る補強用フィラメントの重合体による含浸の程度を改善
することにある。

本発明の第２の目的は、フィラメントが押出成形工程に
用いられる重合体によって被覆される程度を改善するこ
とにより押出成形したフィラメントの保護を計ることに
ある。

本発明の別の目的は、押出成形工程中被覆しようとする
フィラメント状材料の存在の下に重合体をその場で形成
することにある。

本発明の附加的な目的は、押出成形中のフィラメントに
、このフィラメントのまわりに保護重合体被覆を形成す
るように結合できる比較的低粘度の材料を接触せしめる
ことにある。

本発明の他の利点は、被覆しようとするフィラメント状
材料に接触させるに先立って、重合させたり粉砕したり
溶融せしめたりすることなく、押出成形したフィラメン
ト状材料に熱可塑性重合体を被覆することを可能にする
ことにある。

本発明のさらに他の目的は、重合性材料に対する補強材
」」の量を増加仕しめた複合材料の押出成形を可能にす
ることにある。

本発明のまた別の目的は、ライン速度を増加させて押出
成形工程を実行することを可能とすることにある。

本発明のさらに別の目的は、所望の高いカラス遷移温度
を有する重合材料から形成した複合構造体の押出成形を
可能とすることにある。

本発明の」−述の目的およびその他の目的は、重合体前
駆物質の液状混合物を形成し、次いでこの液状混合物に
複合補強材料を含浸させ、その後前記混合物と前記材料
とをダイを通じて押出成形する間に前記前駆物質を反応
させてフィラメント状の前記材料の存在の下において重
合体を形成することを包含することを特徴とする複合材
料の製法により達成される。

本発明の上述の目的およびその他の目的は、重合体前駆
物質の液状混合物を混合装置内で形成し、この液状混合
物を含浸室内で補強用フィラメント状材料に含浸せしめ
、その後前記前駆物質を押出成形する間に前記前駆物質
を反応させて重合体を形成せしめて固体状の複合体を形
成し、それからこの複合体をセグメントに切断して射出
成形機に用いるに適した繊維補強複合体プリプレグを形
成することを特徴とする複合体プリプレグ材料の製法に
より達成される。

を　　　るための８　の′態 第１図は従来の押出成形工程を示す図であって、この工
程においては連続するフィラメント１０がスプール１２
から送り出されて来て、被覆しようとする溶融または液
体樹脂を入れた被覆タンク１４の中を通る。被覆された
フィラメント１６はこの被覆タンク１４から出て加熱ダ
イ１７へと進む。この加熱ダイから出たフィラメンＩ・
は引き出し装置２０で引き出されて、次いで切断装置２
４でプリプレグ材料２２に切断される。

この押出成形工程においては、連続するフィラメント、
すなわち繊維またはフィラメンＩ・が充分な抗張力の粗
紡またはトウを形成するに充分な程長い任意のフィラメ
ント状材料、を重合体すなわち樹脂を入れたタンク内を
通して引張り、次いで加熱成形ダイ中を通してここで樹
脂を硬化させるのである。引き出し装置を丁度通ったあ
たりに移動式の切断のこぎりを配設して、これにより全
工程を連続的に進行せしめ得るようにしている。

これは今まで行なわれて来た方法であって、この方法で
は、溶融樹脂を収容している加熱タンクの場合このタン
ク内の樹脂はその使用寿命が比較的短い。これは、樹脂
が高温に加熱されているので次第に劣化するという事実
による。熱硬化性樹脂の場合、この短寿命は重合開始剤
の存在の下における樹脂の漸進的重合による。さらに、
既に指摘したように、フィラメントの含浸は樹脂の所望
より高い粘度のため含浸特性が悪く屡々不充分となる。

不充分な含浸はフィラメントの被覆を不充分としてこの
ためたとえば射出成形作業時のらせん通路射出中にフィ
ラメントが摩損され易くなったり、各個のフィラメント
の保護が充分でないために折れ易くなる。このような処
理工程中に印加されるせん断力は繊維を回転させて曲げ
、繊維の曲げが臨界半径に達するとｍ紺：は折れてしま
う。

繊維の表面に傷があると、充分に被覆され保護された繊
維と比べてこの臨界半径に悪影響が生じ、繊維の破損が
過度となり繊維が短くなる。このためにこのよ・うな製
品でモールド成形した製品の強度特性が低下してしまう
。たとえ２次処理工程なしでも、不適当に含浸されて出
来上った複合構造体は、その繊維／マトリックス近くの
空隙に応力が集中するために弱いものとなる。

本発明の要点は、フィラメントが、重合体自体よりも粘
度が低くかつ含浸性のよい重合体前駆物質と接触できる
ようにする方法を提供することにある。含浸性をよくす
ることは繊維のよりよい保護および所定量の重合体での
合体を可能とし、これら両方の効果は複合してさらに強
度を高めるのである。

第２図は本発明による押出成形法を示す図である。この
図から明かなように、容器ＡおよびＢにそれぞれ入れた
、所望重合体形成に必要なふたつの前駆物質は混合装置
２６に導入され、ここで両者は密に結合せしめられる。

この重合体前駆物質混合物はそれから含浸室２８に供給
される。この含浸室２８へと、貯蔵部すなわち通常はス
プール１２からフィラメント１０が引き出される。混合
物とフィラメント１０との密接および完全含浸はこの含
浸室２８内で果たされる。含浸室内で生ずる含浸プロセ
スは、室内で認め得るような重合が生じないように制御
される。含浸室２８を去る被覆フィラメント１６はダイ
１７に向い、ここで所望の重合が行なわれる。

これは典型的には被覆フィラメントを重合体前駆物質の
反応温度に加熱することで行なわれ、これにより複合構
造体が形成されるのである。通常は、被覆繊維１６は空
気に触れさせない。これは若干の樹脂系統にとっては絶
対的な要件ではない。しかしながら、大気中の水および
／または酸素に感受性のある樹脂系統では周囲環境から
遮断することが必要なのである。出来上った複合した比
較的剛性のある材料を引き出し装置２０で引き出す。こ
の引き出し装置による引き出しの力は全工程における駆
動力となり、複合構造体は成形型から引き出されて、た
とえば移動式のこぎり２４のような切断装置に向い、こ
こで所望の長さのセグメントに切断されるのである。

このプロセスは″ＲＩＭ押出成形”と呼称することとす
る。これはリアクション　インジェクションモールディ
ング（Ｒ１，Ｍ）の技術を押出成形処理に結合したもの
であるからである。この結合は繊維を低粘度の材料に含
浸せしめる独得で非自明の利点を提供するもので、含浸
特性において著しくすぐれたものである。

従来方法の予重合、粉砕および溶融または溶解の工程を
省略することができるので、このＲＩＭ押出成形法は設
備投資が安くすみ、また設備が少ないので実質的に保守
に手間が要しないのである。

さらに、すぐれた繊維含浸性から由来する高機械的強度
および処理工程における低エネルギ消費に加えて、重合
体前駆物質の反応時間が短いことおよび低粘度の重合体
前駆物質が繊維に含浸する速度がはやいことからこの方
法では高い生産率が固有のものとなっている。

重合反応は成形型に至る前に生じないので、重合体劣化
に由来するポット寿命の問題は回避され、このため−開
動率よく原料を用いることができる。

ＲＩＭ押出成形法の別の利点は、重合体前駆物質の反応
によって生ずる発熱が、ダイに与えるべき熱量を減する
ので、エネルギの節減になることである。

満足な反応率を達成するためには、ダイ内で約１２０秒
以内、好ましくは約５秒から約３０秒までの間で反応す
ることができる重合体前駆物質を選択することが望まし
いことがわかった。含浸中の重合体前駆物質の粘度は、
限定するわけではないが好適には処理温度において約１
ないし５００センチポアズの範囲として各個のフィラメ
ントの完全含浸を果せるようにし、これにより良好な摩
擦抵抗を保証して表面摩擦および高繊維含有量に由来す
る繊維の損傷を減少せしめるのである。

好適には、少なくとも１８０℃またはそれ以上、好適に
は約１８０℃ないし２３０°Ｃのガラス遷移温度Ｔｇを
呈し物理特性の許容できない程度の損失を生ずることな
く高温環境に所望の抵抗を示す複合構造体を形成するよ
うな重合体を形成する前駆物質を用いるのがよい。

本発明のＲＩＭ押出成形法は、ロッド、シート、テープ
およびその他の形状の各種複合形状に形成するのによい
。さらに、連続相が熱可塑性材料である時は、この方法
は射出成形、圧縮成形およびその他の加熱成形技術に用
いるプリプレグの製造に特に有利である。プリプレグ材
料の製造においては、ＲＴＭ押出成形した複合構造体は
短いロッドに切断される。この長さはたとえば０．２５
インチ（６，４ミリ）ないし１インチ（２５ミリ）であ
る。このようなロッド状のプリプレグを使って対応樹脂
の処理温度において最終の複合構造体形状にモールド成
形するのである。このようにして製造した製品は物理特
性においてすぐれている。短繊維補強複合構造体からの
典型的な射出成形製品は、同し長さの繊維から作った圧
縮成形複合構造体に比べてその機械的性質が劣るという
事実を考えればこれはおどろくべきことである。この品
質が劣ることは繊維複合構造体の最初の長さによるもの
ではなく、射出成形作業中の繊維の損傷の結果である。

従来の複合材料からの射出成形製品の場合のこのような
繊維の損傷は、アスペクトレシオすなわち繊維の長さに
対するその直径の比を当初の値ｉｏ、ｏｏｏから、射出
成形後は５００以下に減少せしめるのが常である。この
減少は、短繊維補強複合構造体の強度がアスペクトレシ
オ１０００ないし２０００の範囲である時長繊維複合体
の強度に接近する。この結果、最初の繊維の長さの維持
が機械的強度を良好とするのに必須であることがわかる
。たとえばナイロンを用いたＲＩＭ押出成形複合構造体
のこの著しい利点は、射出成形繊維の大部分がこの繊維
の当初の長さに近いアスペクトレシオを呈し、このため
機械的特性か大きく改善されるという事実に由来するの
である。

射出成形に用いることができる各種樹脂を本発明のＲＩ
Ｍ押出成形に用いることができ、この中には熱可塑性の
もの、熱硬化性のものが包含される。

本発明方法に採用することができる材料としてはたとえ
ばＥ−カプロラクタムのその場での重合によるナイロン
６のような周知のナイロン類、ポリウレタン類、ポリア
クリレート類、ポリメタクリレート類、エポキシ類、ポ
リ（シンクロペンタンエン）なとがあげられる。本発明
の目的に好適なフィラメント材料としては、カーボンか
ら作ったフィラメントおよび繊維、たとえばポリエチレ
ン、ポリエステル、芳香族ポリアミドのような高モジユ
ラスポリオレフィンを包含する高モジユラス合成繊維、
同様な繊維およびガラスがあげられる。

これらの繊維は押出成形工程で引き出すに充分な強度を
もつものであればとんな形式のものでもよいが、便宜的
には各別のフィラメントまたは繊維をまとめて束とした
もの、すなわち実質的に繊維のすべてが長さ方向にそろ
っているいわゆる粗紡から成るものとする。このような
粗紡を何本使用してもよく、市販のガラス粗紡の場合に
は各粗紡は８０００本またはそれ以上の数にも達する連
続ガラスフィラメントから成るものである。６０００本
またはそれ以」二の数に達するカーボン繊維を包含する
カーボン繊維もたとえば粗紡で織った布として用いるこ
とができる。所望により繊維は従来の表面寸法ことに繊
維とマトリックス重合体との結合を最大とするように設
計した表面寸法のものとする。

第３図は符号２８ａで示す本発明による重合体含浸室の
断面図である。この図から明らかなようにこの含浸室２
８ａはハウジング２９を有し、このハウジング２９は、
樹脂入口３０と、重合体前駆物質が酸素との接触で悪影
響を受けるところにたとえば窒素のようなパージングガ
スの入口３２とを包含している。図示の好適な実施例は
、繊維人口３１から、含浸した繊維がこの含浸室を去る
地点３３までテーバを形成する構造となっている。この
テーバ構造は著しい利点を生ずる。すなわち入来するフ
ィラメントが相互に離散し、このため各個のフィラメン
トの周りに重合体前駆物質かよく侵透し、さらに狭くな
った出口３３がこれらフィラメントを絞る作用を果して
これらフィラメントが互いに密に詰まった状態となるよ
うにし、この結果含浸作用にすぐれかつフィラメントの
■が通常は３０％から６５％、好適には５０％ないし６
５％と高められるのである。このテーバ構造では、樹脂
が集まり硬化するいわゆる死領域がなく、また採用され
るマトリックス材料は比較的短かいゲル時間を有するも
のである。第３図は、入口３１が若干樹脂入口３０の入
口の点よりも高い含浸室を示している。この高さの差は
含浸室内における樹脂のレベル３４を制御ぜしめる傾向
を生じ、繊維人口３１の外へと樹脂か逆流する可能性を
なくすのである。かくして繊維３１は重合体前駆物質混
合物のプールの中を引かれてゆく。上述の設計は水平押
出成形機のためのものである。垂直押出成形機と呼ばれ
るもうひとつの型式の押出成形機にも本発明のＲＩＭ押
出成形法を適用することができる。この場合には、含浸
室は典型的には対称的な形状として垂直に配設し、繊維
トつ１８および１６は垂直線をなすのである。

重合体前駆物質か早まって反応するのを回避するために
は、含浸室の温度を前駆物質が反応する傾向を最小とす
るような範囲内に制御することが望ましい。しかしなが
らこの温度範囲は前駆物質を液状状態に維持するに充分
な温度範囲とする。

この温度は使用するマトリックス材料の性質に依存する
ものであって、Ｅ−カプロラクタムの場合大略８（］−
１００°Ｃ程度であって、この時の粘度は１ないし１０
０センチポアズである。これに加えて、また樹脂前駆物
質の早まった反応をなくすため、混合部２６と含浸室２
８との間の距離はできるだけ小さくすべきである。実際
にはこの距離は約４インチ（１０センチ）のような少な
いものとする。前駆物質の早まった反応の傾向をなくす
ことは、繊維の含浸をよくし、複合構造体の構成成分が
ダイに到達する点の前でゲルとなって詰まってしまう問
題をなくすことに役立っている。混合部２６で混合し反
応させるのに限られた温度範囲を有するこれら前駆物質
の混合物はＴ型パイプ接続部から含浸室２８ａ内へと落
下する。

本発明の複合構造体を形成せしめるのに用いる補強用繊
維の量は変えることができるが、この量はできるだけ多
いが繊維の含浸が悪影響を及ぼされる地点が短いことが
屡々望まれることである。

本発明方法は、マトリックスに対する繊維の量を比較的
多くする、たとえば容積で約６０ないし６５％のように
多量とすることを可能とするものである。

ダイ１７の温度は前駆物質の反応を生じさせるに充分な
温度に維持される。これは前駆物質の性質によって変る
ものである。たとえばナイロン６の場合には押出成形型
は約１５０℃ないし１７０℃の温度に維持される。前駆
物質の反応は含浸室２８内では回避せしめていたので、
このダイの温度は常に含浸室の温度をこえるものとなる
ことがわかる。反応性が高い前駆物質、たとえば室温ま
たは室温近くで反応する前駆物質の場合、ダイの加熱は
不要であり、逆に含浸室の冷却か必要となる。また低い
温度で反応する前駆物質では、これをいわゆるインライ
ン混合装置内で混合するのが便宜である。

本発明を限定する意図ではなく、本発明の性質を例示す
る目的で次に例をあげる。ここではことわりのない限り
部および百分率は重量によるものとする。

伝 本発明のＲＩＭ押出成形を例証する実験において、Ｅ−
カプロラクタムをフェニルイソシアネートおよび水素化
ナトリウムと組合せた。後者の成分はそれぞれシステム
開始剤および触媒である。Ｅカプロラクタムは使用に先
立って真空がま内で５０℃において２４時間乾燥せしめ
て、ナイロン反応の湿分感受性から来る問題を回避した
。上述の重合体前駆物質は窒素の存在の下でふたつのマ
スターバッチとして用意した。水素化ナトリウムとフェ
ニルイソシアネートとは３０ないし４０モルパーセント
の濃度を有する溶液として用意した。次いでこれらの溶
液を精製Ｅ−カプロラクタムで希釈して反応性の低い溶
液とした。

ガラス繊維粗紡はオウエンス　コーニング　ファイバー
ガラスから４７３ＢＢ２２５の３０型として市販されて
いる。これは周知のアミノシランのようなナイロン調和
性サイジング剤を包含している。このガラス繊維は使用
に先立って乾燥せしめた。

使用した押出成形機はプルトルージョン　テクノロジー
社製造のパルサー８０４型である。使用したダイは長さ
３フイート（０９メートル）、直径３／８の円形断面の
ものであった。このダイは各別の制御器を有する１０イ
ンチ（２５センチ）の長さの電熱カートリッジ３本をそ
なえていた。

樹脂含浸室は鋼管で作られＴ型の管取付部を有する。Ｔ
型の混合装置とこの含浸室との間の距離は約４インチ（
１０センチ）であり、含浸室からダイ入口までの距離は
約８インチ（２０センチ）であった。

実験の間、含浸室は約８０℃に維持した。含浸室は繊維
入口において上方にわずか５度ないし１５度の角度をつ
けてあり、これによって樹脂が繊維入口に逆流するのを
防止し、プールを形成して出口３３から出る前に繊維を
よく被覆するようにしている。

押出成形ダイの温度は入口部で１５０　℃、中央部で１
７０℃、出口部で１６０°Ｃとした。重合体前駆物質溶
液を混合装置へと送るに用いたポンプは約１０（１℃に
維持し、供給管路および含浸室は約８０　’Ｃに維持し
た。この含浸室の温度はダイに達するに先立って反応が
生じないようにするに充分に低い温度である。このプロ
セスは毎分約１８インチ（４６センチ）のライン速度に
制御され、４０本のトウについて５１％容積パーセント
の繊維を有する複合構造体が得られた。この容積パーセ
ンＩ・は製品を焼いて測定したものである。

出来上がった複合構造体を、４０本繊維粗紡を用い反応
性成分レベル２％、毎分１８インチ（４６センチ）の繊
維引き出し速度、平均ダイ温度１６０°Ｃで形成した標
準の複合物と比較した。

物理的試験結果を比較すると、本発明による複合構造体
の方がダンピング特性が著しく良好で、物理的特性にす
ぐれていた。

前述の例で使用したその場で形成したナイロンの代りに
、他の重合体を用いてもよい。たとえば市販のビス−フ
ェノールＡエポキシレジンのようなエポキシ樹脂をポリ
アミンと共に押出成形機に供給することができる。この
場合エポキシ樹脂の温度はダイに入るまではアミンによ
って硬化が開始されないような温度に調節される。同様
に、たとえばハイドロカーボンポリオール、ポリエーテ
ルポリオール、またはポリエステルポリオールのような
反応性水素含有飼料を、たとえばトルエンジイソシアネ
−１・またはＭＤＩのような有機ポリイソシアネートと
反応させて、たとえばエチレングリコール、ブタンジオ
ール、またはンアミンのような薬品と反応して所望のポ
リウレタンを形成するプレポリマーを形成させる。また
は反応性水素材料をポリイソシアネートおよび所望のポ
リウレタンを形成させる薬品と反応させる。

アクリル酸類すなわちアクリルアクリレートまたはメタ
アクリレ−１・は単量体として使用するか、または重合
して反応性モノマー内に溶解させた単量体を生成するも
のとして用いる。代表的な反応性単量体としては、アル
キル、アリランシクラアキルアルキレートまたはメタア
ルキレート、ビニルアセテートなとがあげられる。アク
リル酸類の硬化は、グイ中を通る月利の温度において分
解して硬化を行なうたとえば過酸化物のような自由ラジ
カル発生源で行なうことかできる。

本発明方法は、前駆物質をその反応温度から少なくとも
２０°Ｃだけ低い温度で含浸室に供給する。

この温度では前駆物質は低い粘度を有し、フィラメント
を含浸して、前駆物質の固有の低粘度によって空気を引
き込むことがない。このようにして、フィラメント成分
を含有する樹脂は、容積で３０６５％のフィラメント成
分を有する、好適には空隙がなく５０−６５％のフィラ
メント成分を有するものとなる。

以上本発明をここに例示したその好適な実施例について
詳述したが、本発明はこの特定の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の精神を逸脱しないで幾多の変化変
形がなし得ることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の押出成形工程を示す略図、第２図は本発
明の押出成形工程を示す略図、第３図は本発明に用いる
重合体含浸室の断面図である。 １０・・フィラメント、１２・・スプール、１４・・タ
ンク、１６・・フィラメンｌ−１１７・・グイ、２０・
・引き出し装置、２２・・プリプレグ、２４・・切断装
置または移動のこぎり、２６・・混合装置、２８２８ａ
・・含浸室、２９・・ハウジング、３０・・樹脂入口、
３１・・繊維入口、３２・・入口、３３・・出［］、３
４・・樹脂レベル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　重合体前駆物質の液状混合物を形成し、次いでこの
   液状混合物に複合補強材料を含浸させ、その後前記混合
   物と前記材料とをダイを通じて押出成形する間に前記前
   駆物質を反応させてフィラメント状の前記材料の存在の
   下において重合体を形成することを包含することを特徴
   とする複合材料の製法。 ２　請求項１記載の製法において、前記重合体前駆物質
   が混合装置内で合体せしめられ、次いで前記フィラメン
   ト状の材料と共に含浸室内に導入されるが、ここでは前
   記前駆物質は実質的に液状に維持され前記フィラメント
   状の材料がこの前駆物質で含浸され、この含浸されたフ
   ィラメント状の材料がその後、このフィラメント状の材
   料の周囲の前記前駆物質の重合を生じて固体状の複合材
   料を形成するような条件の下で前記ダイを通過せしめら
   れることを特徴とする複合材料の製法。 ３　請求項２記載の製法において、前記フィラメント状
   の材料が複数の実質的に平行なフィラメントすなわちフ
   ィラメントのトウを包含することを特徴とする複合材料
   の製法。 ４　請求項３記載の製法において、前記含浸室内の前記
   前駆物質の温度および滞留時間を制御して前記前駆物質
   を前記含浸室内で実質的に液体状態に維持することを特
   徴とする複合材料の製法。 ５　請求項３記載の製法において、前記含浸室が両端部
   開放のテーパ付の部屋であり、前記フィラメント状の材
   料はこの部屋の大径端部に上方から角度をつけて入来し
   、前記重合体前駆物質は前記部屋の側部の入口ポートか
   ら入来し、前記含浸されたフィラメント状の材料は前記
   部屋の小径端部から出ることを特徴とする複合材料の製
   法。 ６　請求項５記載の製法において、前記含浸室がまたそ
   の側部に不活性ガス導入用の入口ポートを包含すること
   を特徴とする複合材料の製法。 ７　請求項１記載の製法において、前記重合体を、ナイ
   ロン６、ポリウレタン、エポキシ、ポリメタクリレート
   、ポリアクリレート、ポリ（シンクロペンタジエン）、
   および任意のＲＩＭ処理できる重合体前駆物質から成る
   群から選択することを特徴とする複合材料の製法。 ８　請求項６記載の製法において、前記補強用のフィラ
   メント状の材料を、カーボン、超高モジュラスポリオレ
   フィン、ポリエステル、芳香族ポリアミド、ガラス、お
   よび最終複合材料に充分な補強効果を与える任意の繊維
   質材料から成る群から選択することを特徴とする複合材
   料の製法。 ９　重合体前駆物質の液状混合物を混合装置内で形成し
   、この液状混合物を含浸室内で補強用フィラメント状材
   料に含浸せしめ、その後前記前駆物質を押出成形する間
   に前記前駆物質を反応させて重合体を形成せしめて固体
   状の複合体を形成し、それからこの複合体をセグメント
   に切断して射出成形機に用いるに適した繊維補強複合体
   プリプレグを形成することを特徴とする複合体プリプレ
   グ材料の製法。 １０　請求項１記載の製法において、前記前駆物質が重
   合開始剤を加えたＥ−カプロラクタムであることを特徴
   とする製法。 １１　請求項１記載の製法において、前記前駆物質がポ
   リウレタンポリマーおよび硬化剤であることを特徴とす
   る製法。 １２　請求項１記載の製法において、前記前駆物質が、
   遊離ラジカル発生源と共に反応性単量体中に溶解したア
   クリル重合体またはメタクリル重合体であることを特徴
   とする製法。 １３　前駆物質反応開始温度以下の温度において重合体
   前駆物質と反応開始剤との液状混合物を形成し、フィラ
   メント状の材料が押出成形ダイに送られるにつれて前記
   液状混合物に前記フィラメント状の材料を含浸せしめ、
   前記ダイにおける温度を前記前駆物質の重合温度に高め
   ることを包含する、２％以下の空隙５０ないし約６５容
   量％の繊維を含有する繊維補強複合体の製法。 １４　請求項１３記載の製法において、前記温度が前駆
   物質反応開始温度よりも少なくとも２０℃以下の温度で
   あることを特徴とする製法。 １５　請求項９記載の製法において、前記セグメントの
   長さが約１／４インチ（６．４ミリ）であることを特徴
   とする製法。 １６　連続する補強用のフィラメント部材を含浸室内で
   押出成形する間にこのフィラメント部材に液状重合体前
   駆物質を含浸させ、次いで固体状の複合体となし、それ
   からこの固体状の複合体を短いセグメントに切断するこ
   とによつて形成した、射出成形に用いるに好適な切断プ
   リプレグ。