JPH0242058B2 - - Google Patents

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JPH0242058B2
JPH0242058B2 JP58011625A JP1162583A JPH0242058B2 JP H0242058 B2 JPH0242058 B2 JP H0242058B2 JP 58011625 A JP58011625 A JP 58011625A JP 1162583 A JP1162583 A JP 1162583A JP H0242058 B2 JPH0242058 B2 JP H0242058B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、補強材としてガラス繊維を包含した
熱可塑性ポリマーシートを連続的に製造するため
の方法および装置に関する。
加熱および加圧することによりいろいろな形状
の最終製品に次々に熱成形するのに適した、連続
した、あるいは個々に切断された、補強ガラス繊
維入りシートの製造は、すでに知られている。
そのようなガラス繊維入り熱可塑性ポリマーシ
ートの代表的な製造方法は、例えば米国特許第
3644909号、3713962号および3850723号、および
ドイツ特許第2948235号および2312816号に記載さ
れている。
上記各特許の方法においては、一般的に、ガラ
ス繊維は、サイズ剤で予備処理され、連続した、
あるいは個々の、場合によつてはニードル加工さ
れたマツトの形にされる。熱可塑性ポリマーを溶
融状態の２つのガラス繊維マツト層の間に導入
し、その集合体を連続フラツトプレスまたは不連
続フラツトプレスで圧縮する。次いで、材料（集
合体）の供給を停止し、熱可塑性ポリマーを固化
させるように適度に冷却されているフラツトプレ
スの２つのプレートの間で集合体を圧縮冷却し、
最終シートを形成する。フラツトプレスのプレー
トにかけられる圧力は、溶融ポリマーのマツト内
への浸透を確実に行わせるような値に定められ
る。
ドイツ特許P29482357に記載された連続製造方
法では、ガラス繊維をニードル結合することによ
つて得られた２層のガラス繊維マツトをコンベヤ
またはベルトによつて連続プレス内へ搬入し熱可
塑性ポリマー材を２つのマツト層の間へ押出し、
該押出しポリマー材のフイルムをマツトの上面お
よび下面に被覆する。フイル状の溶融ポリマーと
ガラス繊維マツトとの集合体を連続プレスへ送給
し、該プレスの第１部分において集合体を0.1〜
20barの圧力にかけてポリマーをガラス繊維の間
に均一に分布させる。この集合体を順次に、第１
部分と同じ圧力ではあるが、温度の低い第２部分
へ送給し、シート状に固化させる。
この型式の製造方法は、ニードル加工によつて
結合させたマツトを使用するので、製造コストを
相当に増大させるばかりでなく、ニードル加工の
際ガラス繊維の一部が飛散するので環境衛生の問
題も生じる。
従つて、本発明の目的は、補強ガラス繊維入り
熱可塑性ポリマーから連続的にシートを製造する
方法において、理論値の98％に相当する高い密度
が得られるように、捕捉空気量を極度に減少させ
ることにより、ガラス繊維がより均一に分布さ
れ、均質性の高いシートを上述した従来の方法の
場合と同じ生産速度で製造することを可能にす
る、上述の欠点のない、経済的で衛生的なシート
製造方法および装置を提供することである。
略述すれば、本発明のシート製造方法は、補強
ガラス繊維入り熱可塑性ポリマーのシートを製造
する方法において、 (a) 走行するコンベヤベルトの表面上へ、10〜
220テツクスの範囲の番手のガラスストランド
をコンベヤベルトの走行速度より高い供給線速
度で上から載置することによつて連続したガラ
スストランドのマツトを形成する工程と、 (b) 後の工程(c)においてシートを製造するのに使
用される熱可塑性ポリマーの融解温度より低い
温度にまで、あるいは、後の工程(c)において使
用される熱可塑性ポリマーのうち融解温度の最
も低いポリマーの融解温度より低い温度にまで
前記マツトを予備加熱する工程と、 (c) 前記予備加熱されたマツト上へ粒子状の熱可
塑性ポリマーを上から落下させることにより供
給する工程と、 (d) 前記マツトをその元の厚みを減ずるように圧
縮する工程と、 (e) 前記マツト上へ前記工程(c)の熱可塑性ポリマ
ーと同種または異種の粒子状熱可塑性ポリマー
を落下させることにより供給する工程と、 (f) 次いで前記マツトをそれに含まれているポリ
マーの軟化温度に等しいか、またはそれより高
い温度にまで、あるいは該マツトに含まれてい
るポリマーのうち軟化温度の最も高いポリマー
の軟化温度に等しいか、またはそれより高い温
度にまで加熱する工程と、 (g) 次いで前記マツト上へ前記工程(c)および(e)の
熱可塑性ポリマーと同種または異種の粒子状熱
可塑性ポリマーを落下させることにより供給す
る工程と、 (h) 次いで前記マツトと熱可塑性ポリマーとの集
合体を該熱可塑性ポリマーの融解温度より少く
とも50℃高い温度で、または包含されている熱
可塑性ポリマーのうち融解温度の最も高いポリ
マーの融解温度で圧縮する工程と、 (i) 次いで前記集合体を圧力下で冷却することに
より固化させる工程とから成る。
前記工程(a)に従つてマツトを形成するのに使用
されるガラスストランドは、複数のガラスモノフ
イラメントから成り、10〜26テツクスの範囲の番
手を有するものであることが好ましい。ストラン
ドを構成する各モノフイラメントの直径は、８〜
20μであることが好ましく、11.5μ前後の直径のも
のが更に好ましい。
コンベヤベルトの表面上へのガラスストランド
の載置は、ストランドをコンベヤベルトの表面よ
り上方に配置され、コンベヤベルトの走行速度よ
り高い線速度で回転する少くとも１つの搬送ロー
ラから落下させることによつて行うのが好まし
い。先に述べたように、10〜220テツクスの範囲、
好ましくは10〜26テツクスの範囲の番手を有する
上記ガラスストランドは、上述の搬送ローラの上
流に配置したリールから繰出すようにすることが
できる。その場合、100〜300テツクスまたは210
〜9600テツクスの番手（カウント）を有するガラ
スストランドを上記リールに巻回する。ストラン
ドの落下または投下（ベルト表面への載置）は、
ベルト表面の下側に配置した吸引装置による下側
からの僅かな吸引作用によつてベルト表面の方へ
向けて導かれるようにするのが好ましい。コンベ
ヤベルトの走行速度に対してガラスストランドの
供給速度を調節することにより、処理工程の諸要
件および得ようとする最終製品の特性に応じてい
ろいろな厚さおよび多孔度のガラス繊維マツトを
得ることができる。
補強ガラス繊維入りシートを製造するのに用い
られる熱可塑性ポリマーの総量は、シート全体の
５〜70重量％を占めるが、そのポリマーの全量の
うちの５〜60％を供給工程(c)において供給するの
が好ましく、供給工程(e)および(g)においてそれぞ
れ15〜80重量％、および５〜60重量％のポリマー
を供給する。
上記予備加熱工程(b)は、後の工程(c)で使用され
る熱可塑性ポリマーを軟化させるのに必要な温度
よりは高くない温度で、あるいは、工程(c)におい
て用いられるポリマーのうち最も低い軟化温度を
有するポリマーを軟化させるのに必要な温度より
高くない温度で行うのが好ましい。
上記各工程においてガラス繊維マツト上へ供給
する熱可塑性ポリマー粒子の粒子寸法は、マツト
内へ進入または浸透することができるような寸法
とする。マツトの多孔度は、一般に非常に高く、
ガラス繊維間の空隙は非常に広いので、一般に
は、本発明の方法を実施するのに特に細かい特定
の粒子寸法のものを使用する必要はない。
圧縮工程(d)は、順次の供給工程においてマツト
内に導入された粒状ポリマーの均一な分布を促進
するためにマツトの厚みおよび多孔度を減少させ
るための工程である。この圧縮工程は、マツトが
その圧縮帯域から出てきたとき、マツトが圧縮帯
域へ通される前の厚みの３／７〜１／５にまで厚みを減 少させるようにするものであることが好ましし
い。上記工程(b)〜(h)は、本発明の方法の重要な工
程であるが、工程(b)から(h)までの間に同様な追加
の工程を組入れることを排除するものではない。
例えば、マツト圧縮工程(d)と同様の操作および粒
子状ポリマーの供給操作を供給工程(e)の間で加熱
工程(f)の前に、あるいは加熱工程(f)の後で供給工
程(g)の前に追加することができる。
あるいはまた、１つまたはそれ以上のマツト圧
縮操作およびポリマー供給操作を供給工程(g)の後
で圧縮工程(h)の前に追加することができる。ま
た、熱可塑性ポリマーの軟化温度にまでの、ある
いは軟化温度より低い温度にまでの追加の加熱操
作を、追加のポリマー供給操作が行われる場合、
必要ならばその供給操作の前に行うことができ
る。あるいはまた、ポリマーの少くとも軟化温度
にまでの追加の加熱操作を、最後から２番目のポ
リマー供給操作の前に行うようにしてもよい。こ
のようにして、マツト内にその厚み全体に亘つて
粒子状ポリマーを極めて均一に分布させることが
できる。
本発明の方法に使用するポリマーとしては、例
えばオレフインポリマー、特に低密度および高密
度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン―
１、ポリ―４―メチル―１―ペンテン、ポリアミ
ド、ビニルポリマー一般、ポリメタクリレート、
ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ
エステル樹脂などのあらゆる熱可塑性ポリマーを
使用することができる。
上記方法を実施するための本発明の装置は、 (A) 少くとも１つのガラスストランド供給器と、 (B) 該供給器の下に配設したコンベヤベルトと、 (C) ガラスストランドのための第１加熱器と、 (D) 前記コンベヤベルトの上方に配置されてお
り、粒子状の熱可塑性ポリマーを供給するため
の第１分配器と、 (E) ガラスストランドと熱可塑性ポリマーとの集
合体を前記コンベヤベルト上で圧縮するための
圧縮ローラと、 (F) 前記コンベヤベルトの上方に配置されてお
り、粒子状の熱可塑性ポリマーを供給するため
の第２分配器と、 (G) ガラスストランドのための第２加熱器と、 (H) 前記コンベヤベルトの上方に配置されてお
り、粒子状の熱可塑性ポリマーを供給するため
の第３分配器と、 (I) ガラスストランドと、熱可塑性ポリマーとの
集合体を該ポリマーの融解温度より少くとも50
℃高い温度で圧縮するための圧縮器とから成
る。
上記供給器(A)としては、ローラを使用し、ロー
ラからガラスストランドを引出すようにすること
が好ましい。ローラの回転速度は、ガラスストラ
ンドを上記コンベヤベルトの走行速度より高い線
速度で供給することができるように定める。これ
らのローラは、コンベヤベルトからいろいろな高
さのところに配置することができるが、その最低
限の高さは、ガラスストランドがローラから離れ
る点からベルト表面に落下するまでの落下高さが
少くともローラの直径に等しく、かつ、最低限10
cmの高さとなるように定める。
コンベヤベルト(B)は、金属材から形成してもよ
く、他の材料から製造してもよいが、加熱器(C)が
配置されている部位にまで延設する第１のプラス
チツク材製ベルトと、加熱器内を通して延設する
第２の金属材または他の耐熱材製のベルトとの、
２つの無端コンベヤベルトで構成することが好ま
しい。これらの２つのベルトの走行速度は同じに
する。
加熱器(C)は、ガラスストランドのマツトを載せ
るベルト表面の下側に配置するのが好ましく、赤
外線加熱器または電磁誘導加熱器とするのが有利
である。
分配器(D)、(F)および(H)は、互いに同じもので
も、あるいは異るものであつてもよいが、いずれ
にしても、粉末状または微粒子状の物質を一定の
割合で供給するのに一般に使用される慣用の構造
のものであつてよい。
加熱器(G)は、加熱器(C)と同じものであつてもよ
く、あるいは異る型式のものであつてもよいが、
ガラスストランドのマツトを載せるコンベヤベル
トの表面の上方に配置するのが好ましい。
圧縮器(I)は、例えば、一般にシートを製造する
のに使用されているサンドウイツク社製の「連続
プレス」のような連続処理プレスから成るものと
することができる。マツトを圧縮するための圧縮
ローラは、加熱器(C)の上流でベルト表面の上方に
配置することができる。
添付図を参照すると、本発明のシート製造装置
の概略的立断面図が示されている。ここに例示し
た実施例では、上述のガラスストランド供給器(A)
は、互いに反対方向に回転する第１対のローラ
５，６と、該ローラより下流に間隔を置いて配置
した第２対のローラ８，９とから成つている。こ
れらのローラは、１個または複数個のリール１か
らガラスストランド２を引出して、上述のコンベ
ヤベルト(B)を構成する無端コンベヤベルト１３上
へ落下させ、該ベルト上に載置させ、ガラススト
ランドのマツト３を形成させる。上述のコンベヤ
ベルト(B)は、更に、加熱帯域に配設するための耐
熱材で形成した第２の無端ベルト２９を備えてい
る。１７，１８はベルト２９を駆動するためのロ
ーラである。第２コンベヤベルト２９は、第１コ
ンベヤベルト１３によつて矢印の方向に移送され
てくるガラスストランドのマツト３を受取り、同
じ方向に引続き移送する。２５は、リール１から
のガラスストランドの緊張度を一定に保つための
引張ローラ、２６はガラスストランドのボビンを
載せるボビン棚、１１，１１は静電防止バー、７
は随意選択の装置として設けられる可変引張器、
１０，１０はそれぞれローラ５および８の表面を
掃除するためのブラシまたは掻取ナイフ、１４は
空気吸引器、１５は随意選択の装置として設けら
れるマツト圧縮ローラ、１６はベルト駆動モータ
である。
上述のガラスストランドのための第１加熱器(C)
は、ベルト２９の表面の下側に配設した加熱器１
９によつて構成されている。コンベヤベルト２９
の上方に互いに間隔をおいて配置された粒子状熱
可塑性分配ローラ２０，２２および２４は、それ
ぞれ上述の第１分配器(D)、第２分配器(F)および第
３分配器(H)に相当する。圧縮ローラ２１は、ガラ
スストランドと熱可塑性ポリマートとの集合体を
コンベヤベルト２９上で圧縮するためのローラで
あり、上述の圧縮ローラ(E)に相当する。加熱器２
３は、上述の第２加熱器(G)に相当する。連続プレ
ス３０は、上述の圧縮器(I)に相当する。
以下に本発明の方法を例示するための具体例を
添付図を参照して説明する。これらの例において
使用するガラス繊維は、ポリ酢酸ビニルおよびシ
ラン化合物を主成分とする慣用のサイジング剤で
周知の技法で予め処理した。
例 １ 添付図に示された分配器２０，２２，２４と同
様の３つのポリプロピレン粉末分配器を有する装
置を用いて、40％のガラス繊維で補強された、厚
さ1.5mm、幅65cmのポリプロピレンシートを下記
の作動条件で製造した。
40個のリール１から105テツクスの番手のそれ
ぞれ同数のガラス繊維ストランド２をローラ５，
６，８，９および約1.5Kgの緊張度にセツトした
引張器７から成る上記ストランド供給器へ供給し
た。各ストランドをローラ８から落下する前に緊
張を釈放することによつて、各々直径11.5μの繊
維素体から成る、26テツクスの番手を有する複数
のフイラメント２′（添付図参照）に分割させて、
フイラメントの送り方向に走行するコンベヤベル
ト１３上へ落下させ、16cm厚のマツトを形成し
た。ベルト１３上のフイラメントの送り速度は
330m／分とし、ベルトの滑り速度（移動するフ
イラメントに対するベルトの相対速度）は3m／
分とした。ベルト１３は、ポリ塩化ビニルで形成
した。このようにして形成したガラスストランド
のマツト３をローラ１５によつて約８cmの厚さに
まで圧縮し、順次に鋼製ベルト２９へ搬送した。
ベルト２９は、ベルト１３と同じ方向に、同じ速
度で走行させた。マツト３は、赤外線加熱器１９
によつてその厚み内で130℃ないし135℃の範囲で
異る温度にまで予備加熱した。次いで、第１分配
器２０により、使用すべきポリプロピレンの総量
の25％に相当する量の粉末ポリプロピレン（メル
トインデツクス１２、融解温度180℃、粒子寸法
70〜900メツシユ／cm2）をマツト上へ投下し、次
いで、そのマツトをローラ２１の下を通して移動
させ、その厚みを約５cmにまで減少させた。次
に、第２分配器２２により総量の40％に相当する
量の粉末ポリプロピレンをマツト上に投下し、マ
ツトを赤外線加熱器２３の下を通して移動させ、
ポリマーが融解し始める170℃以上の温度にまで
加熱した。次いで、第３分配器２４により残りの
35％のポリプロピレンをマツト上へ投下し、マツ
トを２バールの圧力で作動する連続プレス３０へ
送給した。マツトをプレス３０の融解帯域に210
℃の温度で0.87分間保持して圧縮し、順次に、12
℃の水で冷却されるプレスの冷却帯域で35〜40℃
の温度にまで冷却した。
かくして、横断方向の縮みのない、そして、連
続ガラス繊維が均一に分布した平坦なポリプロピ
レンシートが得られた。
ガラス繊維の供給速度およびポリプロピレンの
供給流量は、それぞれ1.39Kg／分および2.09Kg／
分であつた。得られたシートの密度は、理論値
（1220Kg／cm2）の98％に相当する1190Kg／cm3であ
つた。
例 ２ ガラス繊維の供給速度を202m／分とし、ベル
トの滑り速度（ガラス繊維に対する相対速度）
0.70m／分、使用したリール１の個数30個、赤外
線加熱器１９によるマツトの加熱温度130〜135
℃、および赤外線加熱器２３によるマツトの加熱
温度220℃とした。
第１、第２および第３分配器によるポリプロピ
レンの供給量配分は、それぞれ20％、50％、30％
とし、ガラス繊維の供給割合およびポリプロピレ
ンの供給流量は、それぞれ0.64Kg／分および0.95
Kg／分とした。連続プレス３０の作動条件は下記
の通りであつた。圧力５バール、プレスの融解帯
域におけるマツトの温度および保圧時間は、それ
ぞれ240℃、37分とした。プレスの冷却帯域にお
けるシートの温度は35℃とした。上記以外は、例
１の場合と同様の操作条件でガラス繊維入りポリ
プロピレンシートを製造した。
得られたシートは、厚さ３mm、幅65cm、均一に
分布されたガラス繊維の含有量40重量％であつ
た。シートの密度は、1180Kg／m3（理論値は1220
Kg／m3）であつた。
例 ３ 使用したリールの個数：８個 ガラスストランドの番手：300テツクス ベルト状へ落下したフイラメントの番手：
10テツクス ベルト速度：0.7m／分 ガラス繊維の供給速度：212m／分 粉末状熱可塑性ポリマー：ナイロン６（分子量
18000、融解温度約210℃） ポリマーの粒子寸法：34〜900メツシユ／cm2 第１赤外線加熱器19によるマツトの加熱温度：
140℃〜160℃ 第２赤外線加熱器23によるマツトの加熱温度：
約225℃ 粉末状ナイロン６の供給流量：0.74Kg／分 第１、第２、第３分配器によるポリマーの供給
配分： それぞれ25％、40％、35％ プレスの融解帯域におけるマツトの温度：
265℃ プレスの融解帯域におけるマツトの保圧時間：
3.7分 プレスの作動圧：６バール プレスの冷却帯域から出てきたときのシートの
温度： 35℃ 上記以外は、例１の場合と同様な操作条件でガ
ラス繊維入りナイロンシートを製造した。
得られたシートは、厚さ２mm、幅65cm、ガラス
繊維含有量40重量％、密度1452Kg／m3（理論値は
1465Kg／m3）であつた。
【図面の簡単な説明】
添付図は本発明の装置の一実施例の垂直断面図
である。 ５，６，８，９…供給用ローラ、１３，２９…
コンベヤベルト、１９，２３…加熱器、２０，２
２，２４…ポリマー分配器、２１…圧縮ローラ、
３０…連続プレス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 補強ガラス繊維入り熱可塑性ポリマーのシー
    トを製造する方法において、 (a) 走行するコンベヤベルトの表面上へ、10〜
    220テツクスの範囲の番手のガラスストランド
    をコンベヤベルトの走行速度より高い供給線速
    度で上から載置することによつて連続したガラ
    スストランドのマツトを形成する工程と、 (b) 後の工程(c)においてシートを製造するのに使
    用される熱可塑性ポリマーの融解温度より低い
    温度にまで、あるいは、後の工程(c)において使
    用される熱可塑性ポリマーのうち融解温度の最
    も低いポリマーの融解温度より低い温度にまで
    前記マツトを予備加熱する工程と、 (c) 前記予備加熱されたマツト上へ粒子状の熱可
    塑性ポリマーを上から落下させることにより供
    給する工程と、 (d) 前記マツトをその元の厚みを減ずるように圧
    縮する工程と、 (e) 前記マツト上へ前記工程(c)の熱可塑性ポリマ
    ーと同種または異種の粒子状熱可塑性ポリマー
    を落下させることにより供給する工程と、 (f) 次いで前記マツトをそれに含まれているポリ
    マーの軟化温度に等しいか、またはそれより高
    い温度にまで、あるいは該マツトに含まれてい
    るポリマーのうち軟化温度の最も高いポリマー
    の軟化温度に等しいか、またはそれより高い温
    度にまで加熱する工程と、 (g) 次いで前記マツト上へ前記工程(c)および(e)の
    熱可塑性ポリマーと同種または異種の粒子状熱
    可塑性ポリマーを落下させることにより供給す
    る工程と、 (h) 次いで前記マツトと熱可塑性ポリマーとの集
    合体を該熱可塑性ポリマーの融解温度より少く
    とも50℃高い温度で、または包含されている熱
    可塑性ポリマーのうち融解温度の最も高いポリ
    マーの融解温度で圧縮する工程と、 (i) 次いで前記集合体を圧力下で冷却することに
    より固化させる工程とから成る方法。 ２ 前記工程(a)においてガラスストランドをコン
    ベヤベルトの表面上へ載置する操作は、ガラス繊
    維搬送ローラの直径に少くとも等しい高さで、最
    低限10cmの高さのところから行うことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記工程(b)におけるマツト予備加熱温度は後
    の工程(c)で使用される熱可塑性ポリマーの軟化温
    度を越えない温度とすることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項または２項記載の方法。 ４ 前記工程(d)においてマツトの厚みを圧縮前の
    厚みの３／７〜１／５にまで減少させることを特徴とす る特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の
    方法。 ５ 補強ガラス繊維入り熱可塑性ポリマーのシー
    トを製造する装置において、 (A) 少くとも１つのガラスストランド供給器と、 (B) 該供給器の下に配設したコンベヤベルトと、 (C) ガラスストランドのための第１加熱器と、 (D) 前記コンベヤベルトの上方に配置されてお
    り、粒子状の熱可塑性ポリマーを供給するため
    の第１分配器と、 (E) ガラスストランドと熱可塑性ポリマーとの集
    合体を前記コンベヤベルト上で圧縮するための
    圧縮ローラと、 (F) 前記コンベヤベルトの上方に配置されてお
    り、粒子状の熱可塑性ポリマーを供給するため
    の第２分配器と、 (G) ガラスストランドのための第２加熱器と、 (H) 前記コンベヤベルトの上方に配置されてお
    り、粒子状の熱可塑性ポリマーを供給するため
    の第３分配器と、 (I) ガラスストランドと熱可塑性ポリマーとの集
    合体を該ポリマーの融解温度より少くとも50℃
    高い温度で圧縮するための圧縮器とから成る装
    置。 ６ 前記ガラスストランド供給器はローラから成
    るものであり、該ローラは、ローラから前記コン
    ベヤベルト上への落下高さが少くともローラの直
    径に等しく、かつ、最低限10cmの高さとなるよう
    に、コンベヤベルトに対して配置されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の装置。
JP58011625A 1982-01-28 1983-01-28 ガラス繊維入り熱可塑性ポリマ−のシ−トを連続的に製造する方法および装置 Granted JPS58132517A (ja)

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