JPH0356904B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はガラス繊維で補強された熱可塑性シー
トに関し、例えば、車両の緩衝器支援ビームのよ
うに一方向に増大された引張り強さを有すること
が望まれるような部材を作るためのガラス繊維補
強熱可塑性シートに係わる。

（従来の技術） ガラス繊維補強熱可塑性シートを成形するため
に適切な熱可塑性樹脂内に合体される連続ストラ
ンドのガラス繊維マツトは従来技術において一般
に知られている。これらのマツト、及びガラス繊
維補強熱可塑性シートに関する特許は以下の特許
であり、その全てが主題出願の譲受人に譲渡され
ている。第3664909号アツクレイ（Ackley）、第
3684645号テンプル他（Temple et al）、第
3713962号アツクレイ、第3850723号アツクレイ、
第3883333号アツクレイ、第3915681号アツクレ
イ、第4158557号ドラモンド（Drumond）、第
4208000号ドラモンド、第4277531号パイコン
（Picone）、第4315789号タンジエル（Tongel）、
第4335176号バウマン（Baumann）、第4340406号
ネベール他（Neubauer et al）、第4342581号ネ
ベール他、第4345927号パイコン、第4404717号ネ
ベール他。

連続ストランドガラスマツトを典型的に形成す
るとき、複数のストランド供給器は好適には有孔
の移動ベルトまたはコンベヤ上に配置される。ス
トランド供給器は、互いに平行に、かつ移動する
ベルトまたはコンベヤの移動方向に対して横方向
へ前後に往復運動をする。ガラス繊維フイラメン
トのストランドは、支持部材内の成形パツケージ
の列のような適当な供給源から、または複数のガ
ラス繊維成形ブツシユから、ストランド供給器に
供給される。各ストランド供給器はベルト引張り
器またはホイール引張り装置を有して、供給源か
らのストランドに引張り力を及ぼし、それをチエ
ンコンベヤ又は同様な移動支持部材上に導く。

最初は、ガラス繊維のストランドはホイール引
張り器またはベルト引張り器から直接チエンコン
ベヤ上に配置されていた。そして、いくつかのス
トランド供給器はそれぞれ、移動ベルト上にスト
ランド材料のほぼサインカーブ状の列を作つた。
これは無端コンベヤを横切つて移動する往復運動
を行なうストランド供給器の相対的な運動によつ
てもたらされたものである。代表的なマツト製造
装置は12個のストランド供給器を使用するのでマ
ツト製品は複数のサインカーブ状ストランドの重
複する列として形成された。マツトを横切つて走
行する多数のストランドを有するこれらマツトは
多くの型付加工及び成形方法において使用できる
ガラス繊維補強熱可塑性樹脂シートを作つた。

ガラス繊維のストランドのサインカーブは制御
できない引張り強さ特性を有するガラス繊維補強
熱可塑性樹脂シートをしばしば生ぜしめたので転
向器がストランド供給器とチエンコンベヤのベル
トまたはホイール引張り器の中間に位置決めされ
て使用された。このような転向器が凸面円板また
は板の形で米国特許第4345927号に開示されてい
る。この転向器はストランドが衝突する表面を提
供し、ストランドはいくぶんフイラメントに分離
され、減少された指向性を有するマツトを形成す
るようにチエンコンベヤ上に落下される。減少さ
れた指向性のガラス繊維のストランドを有するマ
ツトを使用して作られる繊維ガラス補強熱可塑樹
脂シートは、ほぼサインカーブ状ループに形成さ
れたガラス繊維を有する従来のシートに対比し
て、全方向に等しい強さを有する。

最近、マツトの長手方向に引張り強さが増大さ
れた型付可能な繊維ガラス補強熱可塑性シートに
対する需要が生じている。典型的なこのような要
請は、車両の緩衝器支援ビームのために起つてい
る。熱可塑性シートの長手方向の増加された引張
り強さは、チエンコンベヤ上に形成されるマツト
の長手方向へのガラス繊維のストランドの総量を
増加することによつて達成される。これを達成す
る一つの方法はチエンコンベヤ上方にストランド
のロールを吊しチエンコンベヤの移動方向にマツ
ト上へストランドを展開することである。

（発明が解決しようとする課題） 然し、前述した方法は問題を生ぜしめる。第１
に、ストランドは常に乾燥されていることが要請
される１つのビーム上に配置されなければならな
い。商業上受け入れ得るマツトは、ウエツト成形
パツケージ又はブツシングのどちらかからの湿つ
たストランドから形成される。このような使用に
対して、産業界は適当な大きさの湿潤ロールビー
ムを生産していない。さらに重要なことは、型付
され成形されるであろうシートにおいて、強い仕
上構成部分を必要とする型付加工の間補強ガラス
繊維が熱可塑性樹脂シートと共に流れまたは移動
することが必要である。しかし、連続して真直な
ストランドは型付加工されまたは成形されるとき
曲げまたは変形せず、従つて不均一な補強が生じ
る。上記先行特許のいくつかに示されるように、
層にされたマツトは針通しのために第１のチエン
コンベヤから第２の近接するコンベヤへ移され
る。従つて、マツトは一方向へ必要な強さを備え
るほかに、１つのコンベヤから他のコンベヤまた
は設備まで移動可能でなければならない。

従つて、一方向への増加された強さを有する型
付可能な繊維ガラス補強熱可塑性樹脂シートを作
るために使用できるガラス繊維マツトに対する強
い要請がわかるであろう。このようなシートは成
形されたシートの長さと同一の広がりを有する展
開される複数のガラス繊維補強ストランドから製
造される。そのように展開されたストランドを有
するシートは長手方向への増加された引張り強さ
を有し、例えば自動車の緩衝器支援ビームに使用
するために特に望ましい。

本発明の目的は一方向へ高い引張り強さを有す
る型付加工の可能な繊維ガラス補強熱可塑性シー
トを提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ガラス繊維で補強された熱可塑性シ
ートであつて、針通しされたガラス繊維ストラン
ドのマツトが熱可塑性樹脂の内に入つており、前
記マツトは連続したガラス繊維ストランドで成る
ほぼ楕円形のループと、連続したガラス繊維スト
ランドで成るほぼ円形のループとから形成されて
おり、前記ガラス繊維ストランドの大多数はほぼ
楕円形のループであつて、この楕円形のループの
長軸が互いに平行であつて且つ前記シートの１側
縁に平行であることを特徴とする。

（本発明の作用及び効果） 本発明のガラス繊維補強熱可塑性シートは、針
通しされたガラス繊維ストランドのマツトを含ん
でおり、このマツトはガラス繊維ストランドで成
るほぼ楕円形のループと、ほぼ円形のループとか
ら形成されており、これら楕円形のループの長軸
が互いに平行であるとともにシートの１側縁に平
行であるから、このシートは長手方向においてよ
り高い引張り強さを備え得る。

マツトを形成するガラス繊維のストランドはす
べて連続したループを形成しているから、かよう
なマツトを含むガラス繊維補強熱可塑性シートで
作られた型付加工物品は、この物品の全ての部分
において、補強用のストランドがほぼ均一に存在
するようになり、補強用のストランドが部分的に
集中してしまうことがない。

マツトにほぼ円形のストランドのループも存在
することにより、適当に針通しができ、また、マ
ツトの全ての方向に対して必要な引張り強さを具
備できるので、シートに対しても、全ての方向に
対して必要とされる程度の引張り強さを備えせし
めることができる。

（実施例） 第１図において、本発明のシートに使用される
指向性のある、連続ストランドで成るガラス繊維
マツトを作るための、多少省略して表示した製造
装置を符号１０で示す。この製造装置１０そのも
のは米国特許第3883333号及び第4404717号で示さ
れるように一般に知られている。従つてこの一般
に知られたマツト製造装置の部分の厳密な説明は
この際必要ではないから、以下本発明を理解する
に必要な範囲で説明を行なう。複数のストランド
供給器１２は間隔を置いた駆動ローラ１６，１６
によつて駆動される無端のコンベヤ１４上に位置
決めされる。無端のコンベヤ１４は有孔の表面を
有し、これは典型的にチエンコンベヤである。各
ストランド供給器１２はチエンコンベヤ１４の移
動方向に対してほぼ横方向にチエンコンベヤ１４
上を移動するように支持されている。チエンコン
ベヤ１４は第１図で左から右に移動する。従つて
チエンコンベヤ１４が長手方向に移動する時に、
多数のストランド供給器１２がチエンコンベヤ１
４を横切つて前後にチエンコンベヤ１４上で運動
することが理解されるだろう。各ストランド供給
器１２は、或いは成形パツケージであり、また或
いはロービング球であり、また或いはフイラメン
ト成形ブツシユ装置である、適当な供給源からガ
ラス繊維のストランドが供給される。

供給がフイラメント成形ブツシユ装置からであ
るとすれば、米国特許第3883333号に示された方
法を採用するのが好適であり、ストランド供給器
１２へのストランドは溶融ガラス源から直接作ら
れる。この特許に示されるように、ガラス繊維が
溶融ガラス源から引張られてストランドに束ねら
れ次いでこのストランドがチエンコンベヤへ直接
供給される。

ストランドが成形パツケージまたはロービング
から供給されるとすれば、ストランド成形パツケ
ージまたはロービングはクリール上に配置され、
またストランドまたはロービングはクリールパツ
ケージから引張り出される。供給源が何であつて
も、ストランドはストランド供給器１２によつて
この供給源から引張り出され、移動するチエンコ
ンベヤ１４の幅を横切つて前後に動かされる。第
１図には４個のストランド供給器１２だけが示さ
れている。代表的な製造装置では16個のこのよう
なストランド供給器がチエンコンベヤ１４上に互
いに連続して位置決めされている。これらストラ
ンド供給器１２のうちの12個は本来のストランド
供給器であり、残りの４個のストランド供給器は
本来の12のうちの１つが破損すると自動的に操作
し始める補助のストランド供給器である。

作動中のストランド供給器１２によつて引張り
出されるストランドは第１図において１８で概略
的に示されるように連続ストランドマツトを形成
するごとくチエンコンベヤ１４上に下ろされ置か
れる。多数のストランド供給器１２によつてチエ
ンコンベヤ１４上に置かれた多数のストランドは
特定の指向性を有し特別な性質を有するマツト１
８を成形する。（後に詳述する）。いくつかのスト
ランド供給器１２はほぼ一定の幅と一定の厚さと
を有するマツト１８を成形するように制御され
る。マツト１８の厚さはストランドのチエンコン
ベヤを横切る速度、チエンコンベヤの移動速度、
またはこの両方のいずれかを変化させることによ
つて制御されることが理解されるだろう。

マツト１８が複数の指向性のある連続ストラン
ドを重ね合わせることによつて、チエンコンベヤ
１４上に形成されると、マツト１８は加熱空気吐
出フード２０及び協働する空気排出ダクト２２に
よつて表わされる適当な乾燥装置の中を通る。形
成されたマツト１８は、次いでチエンコンベヤ１
４から一般的に知られた間隔を置いて配置されて
いる針通し板２６，２６の間を通る第２の針通し
コンベヤ２４に移動する。ここで複数のとげのあ
る針がマツトのフイラメントを組合わせるように
用いられ、これによつてマツト１８に機械的強さ
を与える。針通し方法は譲受人の米国特許第
4335176号に記載されている。

上述した方法で、形成される連続ストランドで
成るガラス繊維マツトは型付加工できるガラス繊
維補強熱可塑性シートを形成する熱可塑性シート
のための補強として良好な効果をもたらす。従来
形成されたシートは全ての方向に対して等しい引
張り強さを有する性質を持つていた。しかしなが
ら、型付加工された自動車緩衝器支援ビームのよ
うな新しい工業的部材は、シートの長手方向の増
加された引張り強さを要請している。この要請に
応えるためにはシートを作るのに用いられる連続
ストランドのマツトが、マツトの長手方向へのス
トランドまたはフイラメントのより高い集中をも
たらしているものでなければならない。前に説明
したように、このようなストランドの集中は、こ
のようなマツトで形成されるシートが適切に型付
加工されなくなり、また成形されなくなつてしま
うので、従来技術のようにマツト内の複数のほぼ
真直なストランドを重ね合わせることによつては
達成できない。ストランドがチエンコンベヤ１４
の長手方向へ向いた長軸を有するほぼ楕円形の細
長いループに形成されると、マツトは長手方向の
強さが増大されることを本発明者は見出した。

好適な方法において、細長い楕円形のループが
十分な機械的強度を有するように円形ループに重
ねられ、マツトはチエンコンベヤ１４から針通し
コンベヤ２４まで適切に移動させられる。楕円形
のループのみが用いられたときには、時折マツト
がロール１６の周りに巻きつく不都合がある。か
くて、シートの長手方向への増加された引張り強
さを有する型付加工できるガラス繊維補強熱可塑
性シートに含まれる適切なマツト１８は連続した
ガラス繊維ストランドで成るほぼ楕円形のループ
と、連続したガラス繊維ストランドで成るほぼ円
形のループとから形成されており、前記ガラス繊
維ストランドの大多数はほぼ楕円形のループであ
つて、この楕円形のループの長軸が互いに平行で
あつて且つ前記シートの１側縁に平行であること
を特徴とするものである。本発明の好適な実施例
のシートに含まれるマツトは最上層と、底部層
と、それらの間の３層目の層としてストランドの
ほぼ円形のループを有し、マツトの長手方向へ向
いた長軸を有するストランドの細長いほぼ楕円形
のループがほぼ円形のループの層間に重ね合わさ
れ、機械的に強くしかもマツトの長手方向への増
加された引張り強さを有し、１つのコンベヤから
他のコンベヤまで容易に移動できるマツトであ
る。

第２図及び第３図を参照すると、円形ループ及
び楕円形ループの連続ストランドの列を形成する
に適したストランド供給器が示されている。円形
ループを形成するストランド供給器３０は本願の
譲受人に譲渡された米国特許第4345927号に示さ
れる装置とほぼ同じである。円形ループを形成す
るストランド供給器３０は適当な供給源からスト
ランド３２を受取り、間隔を置いて駆動される引
張りホイール３６，３８及び４０間に掛けまわさ
れた無端ベルト３４によりこのストランド３２は
引張り出される。引張り出されたストランド４２
は複数の小さなほぼ円形ループ４８をなすストラ
ンドとしてチエンコンベヤ１４上に置くために、
複数のストランド４６を作るようにされた転向器
板４４に対して衝突される。明確に示されない
が、ストランド供給器３０がチエンコンベヤ１４
の表面上を渡つて連続して横切るので、ストラン
ドの小さな円形のループ４８の連続列が、成形さ
れるべきガラス繊維補強熱可塑性シートの幅によ
つて決定される幅でチエンコンベヤ１４を横切つ
て配置される。

次に第３図を参照すると、楕円形ループを形成
するためのストランド供給器５０が示されてい
る。適当な供給パツケージ列からまたはブツシユ
装置（図示せず）からストランドまたはフイラメ
ントが案内ブツシユ５４を通り供給され、無端引
張りベルト５６上に供給される。このベルト５６
は引張りホイール５８，６０，６２及び６４の周
りに掛けわたされており、引張り出されたストラ
ンド６６が次に空気流ノズル６８内に供給され
る。適当なノズルはオハイオ、シンシナテイのボ
ーテツクコーポレーシヨンに譲渡された米国特許
第4046492号に述べられている。空気流ノズル６
８は適当な供給源（図示せず）から圧縮空気を供
給されかつ引張り出されたストランドまたはフイ
ラメント６６の移動方向を変えるように作用す
る。ストランド６６の速度はベルト５６の速度に
よつて確定されているので空気流ノズルはストラ
ンド６６の移動速度を増加させない。しかしなが
ら、空気流ノズル６８は、ストランド６６の向き
を直すことに加えて、ストランド６６に引出し効
果を及ぼすようにするから例えば引張りホイール
６０上へのストランド６６の巻きつきを大いに減
少する。

引張り出されたストランド６６は空気流ノズル
６８を通過し符号７０で示す、細長い転向器板に
対して向けられる。転向器板７０がチエンコンベ
ヤ１４上を横切り前後にストランド供給器５０を
ストランド引張り出し手段と共に移動する。細長
い転向器板７０はチエンコンベヤ１４の移動方向
に延びていてこれとほぼ平行な平面でなる転向面
７２を有する。転向面７２の平面はコンベヤ１４
の表面にほぼ直角である。また空気流ノズル６８
はストランド供給器５０によつて支持されかつ指
向されており、空気流ノズル６８を通過するスト
ランド６６はある角度で細長い転向器板７０の転
向面７２に対して衝突する。これらストランド６
６は転向面７２に打当たり次にチエンコンベヤ１
４の表面上に置かれて細長い連続する楕円形ルー
プ７４を形成するように転向面７２に沿つて前方
及び後方に分散するストランド列に分割される。
第３図に示すように、細長い楕円形ループ７４の
長軸はチエンコンベヤ１４の移動方向に沿つて指
向される。ストランド６６の連続した楕円形ルー
プ７４の長さの程度はチエンコンベヤ１４上のス
トランド供給器５０の横切り速度の如き変数を制
御することによつて規制される。引張り出される
ストランド６６の速度とチエンコンベヤ１４の移
動速度とは、またループの形状に影響を与える変
数である。これら変数の適当な調節によつて連続
ストランドの細長い楕円形ループの所望の形状が
チエンコンベヤ１４上に配置される。

いくつかのストランド供給器が、マツトの最上
表面と、底部表面と、これらの間の３層目に円形
のループの層を配置する様に配列される。これら
層の間の２つの層がストランド供給器５０によつ
て形成された細長い楕円形のループの層である。
多数のその他の層に構成することが適当にストラ
ンド供給器３０及び５０の位置決めをすることに
よつて可能であることが理解されるだろう。第１
図に示すものは、図面の左側の第１のストランド
供給器及び次の２つのストランド供給器は円形ル
ープを形成するためのものであり、第４のストラ
ンド供給器は楕円形ループを形成するためのもの
である。

ストランド供給器３０によつて形成されるスト
ランドの小さな円形ループとストランド供給器５
０によつて形成される細長い楕円形ループとを重
ね合わせることによつて形成されるガラス繊維マ
ツト１８は熱可塑性のシート内に合体され、この
シートの長手方向への増加された引張り強さを有
する型付加工のできる繊維ガラス補強熱可塑性シ
ートを提供する。次いで針通しマツトは押出機か
らの高温溶融熱可塑性物質を浸透させまた適当な
プレスで十分浸透後、樹脂は繊維ガラス補強熱可
塑性シートを形成するように冷却される。連続す
る、このような製造方法は譲受人のドイツ特許第
2948235号に記載されている。このような薄板を
製造する一群の操作が譲受人の米国特許第
3713962号に記載されている。薄板がマツト及び
熱可塑性シートから造られ、樹脂をマツトに浸透
させるため薄板にするプレス内で溶融され、そし
て仕上りシートを製造するため冷却を受される。
樹脂をマツトに浸透させるには２つのマツトと２
つの熱可塑性シートとの間に溶融熱可塑性樹脂の
供給をし、マツトに十分浸透させるのに十分な期
間と圧力とが樹脂シート、マツトと、溶融プラス
チツクの間に加えられる。マツト及び樹脂は次い
で樹脂を凝固しかつ仕上シートを成形するため圧
力区域内で冷却される。これは連続方法であり、
譲受人のドイツ特許第2948235号に明らかに説明
されている。

これらの操作で作られるガラス繊維補強熱可塑
性シートはシートの長手方向への増加された引張
り強さを有する型付加工のできる、繊維ガラス補
強熱可塑性樹脂シートを提供する。これは楕円形
ループを作るストランド供給器５０の細長い転向
器板７０によつて形成される連続した楕円形ルー
プがあることによる結果であり、長手方向へスト
ランドが増加して集中されることによる。さらに
このような補強は不連続な帯板または細線によつ
て行なわれるのではなく、連続したループで行な
われるので、型付加工製品は樹脂と共に曲げられ
かつ移動され、ガラス繊維の分布はおおよそ均一
である。従つて商業的に所望される製品が上述し
た方法及び装置によつて形成される。

これら製品の適当な熱可塑性樹脂は以下のよう
な樹脂の単重合体及び共重合体である。

(1)ビニールハロゲン化物の重合によつてまたは
不飽和重合化合物とビニールハロゲン化物の共重
合によつて形成されるビニール樹脂、例えば、ビ
ニールエステル；α，β−不飽和酸；α，β−不
飽和エステル；α，β−不飽和ケトン；ブタデイ
エンとスチレンのようなα，β−不飽和アルデヒ
ドと不飽和炭化水素；(2)ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリブチレン、ポリイソプレンとその他
同種類のようなポリ−α−オレフイン、これらポ
リ−α−オレフインの共重合体を含む；(3)フエノ
キシ樹脂；(4)ポリヘキサメチレンアジプアミドの
ようなポリアミド；(5)ポリスルフオン；(6)ポリカ
ーボネート；(7)ポリアセチル；(8)ポリエチレン酸
化物；(9)ポリスチレン、アクリルニトリルとブタ
デイエンのような単量体化合物を有するスチレン
の共重合体を含む；(10)メチルアクリル、アクリル
アミド、メトロアクリルアミド、アクリルニトリ
ルの重合体とこれらスチレン、ビニールピリジ
ン、等の共重合体によつて例証されるようなアク
リル樹脂；(11)ネオプレン；(12)ポリフエニリンオキ
シド樹脂；(13)ポリブチレンテレフタレートとポ
リエチレンテレフタレートのような重合体；及び
（１４）セルローズエステル、である。上記した記述
は例示であり何ら網羅的なものではない。

またある充填材を熱可塑性樹脂内に用いること
が考慮される。これら充填材は既知の多数の樹脂
充填材のうちのどれかであり得、滑石、炭酸カル
シウム、粘土、珪藻土が代表的に用いられるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるガラス繊維マツト
を製造する装置の概要の斜視図、第２図は一般に
既知の先行技術のストランド供給器及び転向器板
の概要の斜視図、第３図は楕円形ループを形成す
るための空気流ノズル及び転向器板を有するスト
ランド供給器の概略の斜視図である。 １０：ガラス繊維マツトの製造装置、１２：ス
トランド供給器、１４：チエンコンベヤ、１８：
連続ストランドで成るガラス繊維マツト、２４：
針通しコンベヤ、２６：針通し板、３０：ストラ
ンド供給器、３２，５２：ストランド、４４：転
向器板、４８：円形ループ、５０：ストランド供
給器、６８：空気流ノズル、７０：細長い転向器
板、７２：平面の転向面、７４：細長い楕円形ル
ープ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス繊維で補強された熱可塑性シートであ
   つて、針通しされたガラス繊維ストランドのマツ
   トが熱可塑性樹脂の内に入つており、前記マツト
   は連続したガラス繊維ストランドで成るほぼ楕円
   形のループと、連続したガラス繊維ストランドで
   成るほぼ円形のループとから形成されており、前
   記ガラス繊維ストランドの大多数はほぼ楕円形の
   ループであつて、この楕円形のループの長軸が互
   いに平行であつて且つ前記シートの１側縁に平行
   であることを特徴とする、ガラス繊維補強熱可塑
   性シート。