JPH0258545A - 連続フイラメント繊維で強化されたフルオロポリマーの構造用複合体 - Google Patents

連続フイラメント繊維で強化されたフルオロポリマーの構造用複合体

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JPH0258545A
JPH0258545A JP1158150A JP15815089A JPH0258545A JP H0258545 A JPH0258545 A JP H0258545A JP 1158150 A JP1158150 A JP 1158150A JP 15815089 A JP15815089 A JP 15815089A JP H0258545 A JPH0258545 A JP H0258545A
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JP
Japan
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continuous filament
composite
fluoropolymer
reinforced
fibers
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JP1158150A
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Wayne F Gentile
ウエイン・フランシス・ジエンタイル
Harvey L Kliman
ハーベイ・ルイス・クリマン
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/06Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J2327/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms

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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】 本発明の背景 本発明は連続フィラメント繊維で強化されたフルオロポ
リマー樹脂マトリックスに関し、及びよりjTalには
該樹脂マトリックスから成形された腐蝕性の高温環境に
おいて使用するための構造用複き体に関する。
本発明を要約すれば、腐蝕性の高温環境において使用す
るための連続フィラメント整列繊維で強化されたフルオ
ロポリマー樹脂マトリックスを含んで成る複合体を提供
することである。
フルオロポリマー樹脂は苛酷な化学的環境に耐蝕性であ
ることが周知であるが、これらの樹脂を基材とした構造
体としての最終用途用の繊維強化複合体は、強度及び曲
げモジュラスが低いために実用的と考えられていなかっ
た。通常の複合体と同等な機械的性質は得られていなか
った。苛酷な化学的環境において見られる高温の操作条
件に適した、高い剛性、強度及び耐蝕性を有する複合構
造体を提供することは極めて望ましいことである。
札几肌圓北遁 連続フィラメント繊維で強化されたフルオロポリマー又
はフルオロカーボン樹脂マトリックスから成る複合体。
好適には連続フィラメント繊維は軸方向に整列した炭素
1M維であり、フルオロポリマーはエチレン−テトラフ
ルオロエチレン共重合体であることが好ましい。繊維対
樹脂の比率は約10ないし約70%の範囲にある。それ
らから形成された非平面状付形物並びに平面状梢造物も
又包含される。
第1−3図は非平面形状の複合構造体を成形するために
本発明において使用するのに適当な装置の略図である。
本発明の詳述 連続フィラメンI−繊維で強化された樹脂マトリ・ンク
スの先駆体であるトウを形成する好適な方法が米国特許
第4,640,861号に開示されており、該特許では
、アーチ形の押出機のへ・ノド上に、予備加熱し、張力
をかけたフィラメントの整列を通すことによって、重き
体がフィラメントのたて糸の整列を通って流れ、フィラ
メントを重合体で被覆することにより、繊維で強化され
た材料が製造される。米国特許第4.640.861号
を参照して参考とされたい、フルオロカーボン樹脂を持
ったこのような炭素繊維のトウを形成する場合には。
フィラメントを予備加熱する以前に、炭素IJll[4
こ潤滑仕上げをb@すよう処理することが有用であるこ
とが見出された。
マトリックス重き体3加える他の技術は、IJ!維」二
に粉末状樹脂を散布し、続いて加熱して樹脂を熔融する
か又は樹脂繊維を連続フィラメントのたて糸と混ぜ合わ
せ、次いで加熱して樹脂41維を熔融し、それによって
マトリックス樹脂とフィルl鳳の堆情物を形成すること
を包含している。
複合用構造体は各種の手順で製造されていてもよい、こ
うして上記のようなトウ成形物はフィラメント巻き構造
物として成形されてもよく、又はこうしたトウの多数の
セグメントを堆績して、加圧下に加熱し、独特な複合構
造体を成形してもよい。
フィラメント巻き構造体(filament woun
d 5LrucLure)を形成するために、添付図面
に示されそして1987年9月11日に出願された本出
願人の同時係属米国特許出願第095.235号に開示
された装置が、連続フィラメント繊維で強化された複数
の所定の長さのフルオロポリマー樹脂から構造体を形成
するのに使用される。更に、詳しくは、第1図乃至第3
図において、本発明を実施するのに使用される糸を載せ
るヘッド(yarn −laying  bead)が
包括的に番号10により示されており、そしてトラバー
スキャリッジ12を含み、このトラバースキャリッジ1
2には回転マンドレル16の方に近付いたり回転マンド
レル12から遠ざかるように移動可能なフィードアーム
14が取り付けられていることが示されている。トラバ
ースキャリッジ、フィードアーム及びマンドレルは、ウ
ィスコンシン州、ミルつオーキーのマククリーン・アン
ダーソン社(HcClean Anderson)によ
るN−210コンピユータを持ったモデルW60−16
三軸フィラメントワインダ(triple axis 
winder)である、フィードアームに取り付けられ
ているのは赤外線ヒータ28、加熱式ガイド及び裸火ヒ
ータ22(第1図)である。
キャリッジ12がマンドレル16から縦方向にトラバー
スされるにつれて、複数の熱可塑性樹脂含浸糸24の所
定長さが複数の供給パッケージ26から引き出される。
この供給パッケージ26は、ニューシャーシー州、ウェ
ストコールトウエールのコンベンセーティング・テンシ
ョンズ・コントロール社(Compensating 
Ten5ion ConLrolqjnc、 )による
タイプ800CO12張力補償装置のような、パッケー
ジ26上の巻き出し張力を制御するためのクリールと関
連した機構(示されていない)により加えられる所望の
レベルのバック張力(baak tension)に対
してローリングテークオフクリール25に取り付けられ
ている。
前記糸を載せるヘッドがマンドレル16に巻かれている
構造体に対して移動するにつれて、熱可塑性樹脂で含浸
された糸24の所定長さは放射ヒータ18[ミネソタ州
、ミネアポリスのリサーチ、インコーホレーテッド(R
esearch Inc、)により製作されたモデル5
535]にさらされる。これらのし−ツにおいては、熱
可塑性樹脂はその溶融温度から10℃の範囲内の温度に
加熱される0次いで糸のその長さは加熱式ガイド20を
通過し、この加熱式ガイド20は好ましい態様において
は、テフロンで被覆された硬質陽極酸化仕上げを有する
アルミニウムから製造された円形アイ(eye)である
、このガイドは電気作動式バンドヒータ20a(M I
バンドヒータ、モデルMBTEIJNIのような)で包
まれている。このバンドヒータは熱可塑性樹脂の温度を
その融点以上でその分解温度以下の温度に上昇させる。
この分解温度は強化繊維の融点以下であると理解される
べきである。フィードアーム14の前端に取り付けられ
ているのは、裸火ヒータ22[No、3チツプを有する
パルカン・ユニバーサル(Vulcan Univer
sal)ブロバンヒータコであり、この上をテープ24
がマンドレル16の糸載せ位置28へと進む、このヒー
タはマンドレルに巻かれつつある部分の表面を、マンド
レルの誘導加熱及び糸24がガイド20から位置28に
移動するにつれての糸24の所定の長さの直接加熱によ
り加熱して、糸載せ位置28における溶融した合体表面
(mれiB 5urraees)を確実にする。
第2図では、採火ヒータ22が赤外線ヒータ22′(リ
サーチ・インコーホレーテッドによるモデル5535)
で代替されており、第3図では、採火ヒータ22はホッ
トエアガンヒータ22″[シルバニア(Sylvani
a)によるサーペンチン(Serpentine) V
lモデルC)(E128767]で代替されている。
実施例1 約3000本のフィラメントを有するバーキュレスAS
4連続グラファイトフィラメントのトーを溶融射出法(
米国特許筒4.64.0.861号に記載のような)を
使用して40−60容量%の被覆レベルでエチレン−テ
トラフルオロエチレンコポリマー(米国特許筒4,12
3.602号に記載のような)で被覆する。
これらのグラファイトフィラメントの被覆されたトーの
2個乃至4個のボビンを、巻き出し張力を制御するため
の機構(コンベンセーティング・テンション・コントロ
ール社製のタイプ800C012張力補償装置)を備え
たローリングテークオフクリールに取り付ける。このト
ーを下流の回転している楕円形マンドレルにより進め、
約2000Fi…の張力を各移動しているトーに張力機
構によりかける。移動しているトーは、下流のフィラメ
ントワインダの″゛ヘツド°′部分通過する。このワイ
ンダは、(1)l−一を320’Cに加熱する予備加熱
区域(赤外線ヒータで加熱される)、続いて(2)バン
ドヒータで320”Cに加熱されるガイドアイ、(3)
回転マンドレルに近接して位置しており<3cm離れて
いる)そして糸の温度を320”Cの温度に維持するホ
ットエアー加熱源を含み、そして(4)トーは電気加熱
式マンドレル(約280”Cに)上に最終的に載せられ
る。
コンピュータで制御されたワインダは、±45°/90
°/±45°/90”/±45°/90°の巻き取り角
度で6フイ々ト長さのチュ々ブを製造するようにプログ
ラムされている。
巻き取りが完了した後、マンドレルとチューブを約1時
間、その部分の温度が約1oo℃になるまで冷却する。
これらの構造体は、高温環境で耐腐食性において満足な
性能を有する。
実施例2 実施例1の如くして製造した被覆されたグラファイトを
、フレーム巻き取りにより1./8−インチ17さの一
方向複合プレート(unidirecLional c
omposite plates)とした、これらのプ
レー1〜を、次いでASTM試験法D790により試験
した0曲げ強度は55,000psiであり、曲げモジ
ュラスは11−.6ミリオンpsiであった。
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
1、連続フィラメント繊維で強化されたフルオロポリマ
ー樹脂マトリックスを含んで成る複合体。
2、前記連続繊維が整列した炭素繊維である上記1に記
載の複合体。
3、前記フルオロポリマーがエチレン−テトラフルオロ
エチレンコポリマーである上記2に記載の複合体。
4、前記?!会合体2ミリオンpsiより大きい曲げモ
ジュラスを有する上記3に記載の複合体。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は、非平面形状の複合楕遺体を形成す
るために本発明で使用するのに好適な装置の略図である
。 図において、10・・・糸を載せるヘッド、12・・ト
ラバースキャリッジ、14・・・フィードアーム、16
・・回転マンドレル、18・・・放射ヒータ、20・−
加熱式ガイド、22・・裸火ヒータ、24 ・熱可塑性
樹脂を含浸された糸、26・・供給パンケージ、である

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、連続フィラメント繊維で強化されたフルオロポリマ
    ー樹脂マトリックスを含んで成る複合体。
JP1158150A 1988-06-20 1989-06-20 連続フイラメント繊維で強化されたフルオロポリマーの構造用複合体 Pending JPH0258545A (ja)

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US20908588A 1988-06-20 1988-06-20
US209085 1988-06-20

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DE (1) DE68909688T2 (ja)
DK (1) DK305689A (ja)
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RU (1) RU1825334C (ja)

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