JPH02248212A - 繊維複合材料の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱可塑性樹脂マトリックスおよび一方向に平
行に並んだ強化繊維から、繊維複合材料（繊維強化プラ
スチック）を製造する方法に係るものである。

熱可塑性合成樹脂を基礎にしたａｍ、複合材料は、自動
車生産で益々その使用を増加させている。従って、この
ような繊維複合材料の製造にコスト的に有利で高い一貫
性で作業できる方法を開発することが、要望されていた
。

（従来技術） 西独特許公報第２９４８２３５号においては、ガラス繊
維強化熱可塑性板の製造法が、開示されている。

この場合には、複加圧盤プレス中で縫製繊維マットと溶
融熱可塑性樹脂が０，１と２０バ・−ルの間の圧で相互
にプレスされて、ｍ灘強化板に固められている。目のあ
らいガラス繊維マットを完全に、且つ気泡を含ませない
ように含浸させるためには、比較的低い圧で十分である
。ガラスマット中の繊維は無指向性なので、得られた複
合材料は板平面のすべての方向において同等であるが、
しかし比較的低い強度および硬度を、示している。

熱可塑性樹脂と指向性強化繊維からの複合材料は、英国
特許公報第１４８５５８６号中に記載されている。これ
は、熱可塑性フィルムからの層と平行に配置された繊維
束からの層を、熱可塑性フィルムの軟化点より高い温度
で約７０バールの圧において不連続的に加圧することに
より、製造される。

繊維層を完全に含浸させる、すなわち繊維束を構成して
いる個々のフィラメントを含浸させるように作用させる
ためには、１時間およびそれ以上の加圧時間を必要とす
ることが、示されている。

ヨーロッパ特許公報第５６７０３号においては、熱可塑
性ポリマーおよび平行に指向されロービングにより束ね
られた強化繊維からの複合材料製造のための連続法が、
記載されている。

この場合に、ロービングは引抜成形法に従って、溶融熱
可塑性ポリマーの中を通して、引抜かれる。

完全な含浸および個々フィラメントのポリマーによる完
全な濡れを達成させるためには、ロービングが機械的に
開かれていなければならず、このためにロービングが糊
引き機表面上で引っ張りを与えられながら引かれ、縮充
により熱可塑性ポリマー溶融物が個々のフィラメント間
に圧入される。

この結果では、唯比較的低率の侵入が得られることがで
きるだけであり、フィラメントの断絶が起こる。このほ
かに、製品中において空気封入も残る。熱可塑性ポリマ
ーの粘度が、溶剤または可塑剤の添加で引き下げられる
と、製品中にこの添加物の残渣が残ってくる。

（発明の目的） 従って本発明は、平行に配置した、機械的に相互が結ば
れていない繊維束を、迅速且つ完全に熱可塑性合成樹脂
溶融物で含浸させることができる、繊維複合材料の連続
製造法を開発する使命を、根底に有している。この際に
製造される繊維複合材料は、気泡を含まず、強化繊維方
向において高い強度と硬度を有し、同じく高い強靭性を
有していなければならない。

（発明の構成） この使命は本発明方法により、連続的に平行した、機械
的に相互に結合していないＵ＆維束および熱可塑性合成
樹脂を、複加圧盤プレス中に導入し、少なくとも１０バ
ールの圧力比の下で熱可塑性樹脂融点より１０℃以上高
い温度で、２０秒乃至２０分間加圧し、次に加圧下でこ
の複合材を冷却することによって、解決される。

好適な施行方法においては、すべての方向に密閉されて
いる複加圧盤プレス中で実施される。このような装置は
、ヨーロッパ特許公開明細書第２１２２３２号に記載さ
れている。ここでは熱可塑性軌道の製造が記載されてい
て、必要ならば繊維織物、ガラス繊維織布、金属織布ま
たは繊維宅扱等で強化されることができる。これらの織
布または毛彼の完全な含浸のためには、比較的小さな加
圧で十分である。１０バール以上の圧を用いれば平行繊
維束もまた完全に含浸されることができるということに
対しては、印刷物は何らの示唆も与えていない。ヨーロ
ッパ特許公開明細書第２１２２３２号で用いられている
織布の場合には、平行の繊維が機械的に相互に結合され
ている。結合されていない繊維束な用いて、高い圧力を
使用する場合には、繊維束が移動して、このために平行
性が解消され、結果として低い機械物性水準になること
が、予想されねばならない。

本発明方法によれば、ａｍ束を完全に且つ同等均一に含
浸させ、すなわち熱可塑性樹脂が繊維束中に侵入して濡
らし個々のフィラメントを取りかこんで、また比較的厚
い層の場合には確実に０．５目以上の被覆をすることが
、達成されている。

この方法では５０容量係以上の高い繊維含量に到達する
ことができ、これは唯これまででは熱可塑性樹脂の溶液
でのみ可能であったものである。

本発明方法で製造される繊維複合材料は、好適には、３
０乃至７０容量係、特に好適には４０乃至６５容量係の
繊維含量を有している。

得られた複合材料は、欠損部および空気封入が全くない
。これによって、続いて行な５手製品の変形および加圧
による加工の際に、例えば空気封入が圧によって押し出
されるべき場合に必要となるであろう高圧の使用を、見
合わせることができる０ 本発明方法は、例えばヨーロッパ特許公開明細書第２１
２２３２号中に記載されているような複加圧盤プレス上
で施用される。これは好適にはすべての側面において密
封されており、従って溶融物が側面から流出することが
できない。これは、適当な密封処竹により、実現される
ことができる。

強化繊維は、通常の材料から構成されることができ、例
えばガラス繊維、炭素繊維または芳香族ポリアミド繊維
等からなっている。これら強化繊維は、平行な繊維束と
して複加圧盤プレスに導入され、ここで繊維束はロービ
ングとして１つになっているか、またはゆるく並置され
た状態であることができる。これらは機械的に相互に結
合されているものではな（、従って織布とかメリヤス編
みのような状態ではない。この繊維の面積重量は、好適
には１００乃至８００　Ｐ／ｍ’、特に好適には２００
乃至６００に−である。この繊維帯は１０乃至１５０ｃ
ｍの幅を有し、好適には［０乃至１００　ｃｍの幅を有
することができる。繊維束は、ロービングとして普通の
コイル格子から取りはずすことができるが、しかし直接
紡糸機から作られる縦糸かせで特徴的に処理することも
できる。

熱可塑性合成樹脂は、各種の形態で複加圧盤プレスに導
入されることができる。好適には押出成形溶融物として
導入されるが、しかしまたフィルムとして導入されて次
にプレスの進入域で溶融されることもできる。また熱可
塑性樹脂繊維が使用されることもでき、この場合には目
的に合うように強化繊維と予め混合される（雑種繊維品
）。最後にはまた、熱可塑性樹脂粉末を繊維東上に散布
するか、またはこの樹脂粉末の水性懸濁液をスプレーす
ることもできるが、水性懸濁液での処理では、複加圧盤
プレスに導入する前に水が揮発除去されなければならな
い。

複加圧盤プレスにおいて、繊維束は熱可塑性樹脂溶融物
を含浸される。これは、少なくとも１０バール、好適に
は２０および１００バールの間の加圧で起こる。温度は
熱可塑性樹脂が溶融物として存在するのに相当する高温
度でなければならず、すなわち熱可塑性樹脂の融点より
も１０℃以上高（、好適には２０乃至１２０℃高い必要
がある。複加圧盤プレス上での滞留時間は２０秒乃至２
０分間、好適には４０秒乃至４分間である。この複加圧
盤プレスは冷却帯を有しており、ここで複合材料が融点
より下の温度まで冷却され、これによって固化する。

本発明の複合材料は、半製品として適しており、これか
ら変形および加圧処理により、各種用途に向けることが
でき、例えば自動車、スポーツ用具、家具等に有用なパ
ーツ類が製造されることができる。

（実施例） 実施例１ 、ｔｏｏ　Ｐ／ｍ”の面積重量（標準質量）を有するガ
ラスｍＭ１の縦糸かせが、複加圧盤プレスの前で制御付
きの巻き戻し器上で並べられる。さらに別の２個の制御
付き巻き戻し器上に、ポリプロピレンフィルムが取り付
けられる。これらのポリプロピレンフィルムは、溶融指
数（メルトインデックス）４０のアイソタクチックポリ
プロピレンからなる、６０μｎ１厚さのフィルムである
。縦糸かせからはずされたガラス繊維が、複加圧盤プレ
スへの導入直前にある織機のおさの助けにより、２個の
熱ｉｉＪ塑性フィルムの間に平行に配置されて、複加圧
盤プレス中に導入される。５０バール加圧、２４０℃の
温度および１ｍ／分の導入速度で、指向性ガラス繊維が
加熱帯で完全にポリプロピレンで含浸され、連結してい
る冷却帯で加圧下に冷却されて固化マトリックス中に固
定される。これによって、繊維含量５０容量係で約０．
３　ｆｉ厚さの、高品質、指向性テープを得る。これは
１ｍの生産幅の場合に、３２ｋｐ／時間の生産性を与え
、この製造方法の経済性を明瞭にしている。

代理人　弁理士　　１）代　需　治

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続的に平行で、機械的に相互に結合していない
   繊維束および熱可塑性合成樹脂を、複加圧盤プレスに導
   き少なくとも１０バールの圧力比の下で、熱可塑性樹脂
   の融点より１０℃以上高い温度で２０秒乃至２０分間加
   圧処理し、この複合物を加圧下に冷却することを特徴と
   する、繊維に溶融熱可塑性樹脂を含浸させることで熱可
   塑性樹脂マトリックスと一定方向の強化繊維から繊維複
   合材料を製造する方法。
2. （２）熱可塑性合成樹脂を溶融物として複加圧盤プレス
   に導入することを特徴とする、請求項１記載の方法。
3. （３）熱可塑性合成樹脂をフィルムとして複加圧盤プレ
   スに導入することを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. （４）熱可塑性合成樹脂を繊維として、好適には強化繊
   維との雑種繊維品として複加圧盤プレスに導入すること
   を特徴とする、請求項１記載の方法。
5. （５）熱可塑性合成樹脂を、強化繊維上にふりかけるか
   または水分散液にして散布するように、粉末として複加
   圧盤プレスに導入することを特徴とする、請求項１記載
   の方法。
6. （６）全方向密封されている複加圧盤プレス上で実施さ
   れることを特徴とする、請求項１記載の方法。
7. （７）請求項１により製造される繊維複合材料を、プレ
   スにより自動車パーツの製造用半製品として利用する方
   法。