JPH041031A - 複合材料の製造方法 - 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］ 本発明は補強用繊維を分散した複合材料の製造方法に関
し、詳細には上記補強用繊維が均一に分散された熱可塑
性合成樹脂複合材料を簡単な装置によって省力的に生産
することのできる複合材料の製造方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ シート状の繊維強化複合材料の製造方法としては、押出
ラミネート方式（特開昭５７−８７９４７号）及びラド
ライトプロセス法（工業材料Ｖｏ１．３７　Ｎｏ、１第
４７頁〜、　１９８９年１月号）が知られている。第２
図は上記押出ラミネート方式を示す概略説明図であり、
熱可塑性樹脂シートＳｔ、Ｓｓの各内面側にガラス繊維
ストランドマットＣＩ　、Ｃ２を夫々重ね合わせたもの
を上下から平行的に供給すると共に、マットＣ，，Ｃ，
の間へ向けて押出機１２によりシート状の中間層用熱可
塑性合成樹脂Ｒ１を供給してこれらを積層し、得られた
５層の積層体をラミネータ１３へ連続的に送給する。該
ラミネータ１３には加熱機１４．１４及び冷却機１５が
設けられ、上記積層体を加熱して上記ガラス繊維ストラ
ンドマットＣＩ　、Ｃ２へ樹脂Ｒ１を含浸させると共に
、シート状の一体成形品Ａｚとし、次いで冷却する。

他方第３図はラドライトプロセス法の例を示す概略説明
図である。まず粉末状の熱可塑性合成樹脂Ｒ２とチ日ツ
ブトガラス繊維Ｃ３を容器２１内の水Ｗの中で均一に混
合し、ウェットシェービングクリーム状の発泡体とし、
該発泡体Ｂトを多孔コンベアベルト２５上に連続的に載
せ、該：’　ンヘアベルト２５の中間位置に配設された
真空式脱水機２２によって減圧下で脱水し、発泡体Ｂ１
をウェットマットＢ２とする。モしてロータリドライヤ
２３を使ってウェットマットＢ２をさらに乾燥させてド
ライマットとし、最終的に押圧コンベア２４．２４間で
該ドライマットをシート状に整えてシート状成形品Ｂ３
とする。

［発明が解決しようとする！！［１ ところで上記押出ラミネート方式で製造されるシート状
複合材料にあっては、ラミネータ１３において上下から
押圧されるので、ストランドマットＣＩ、Ｃ２のガラス
繊維が折損し易く、またガラス繊維は低比重である為複
合材料中で浮上傾向にあり、シート体の中で均一に混在
されない（特に厚さ方向に）という欠点があり、成形用
素材として難点がある。またガラス繊維をマット状とす
るための製造コストが高くつき、しかも中間層用の樹脂
押出しや、樹脂シートＳｌ、Ｓ２の製造に余分なエネル
ギーを費やす必要があり、製品コストが高くなってしま
うという問題があった。

一方上記ラドライドプロセス法によって製造されるシー
ト状複合材料においては、補強用繊維が成形体の中へ均
一に分散されるという利点がある。しかし水中で熱可塑
性合成樹脂粉末と補強用繊維を混合し、後工程において
水を除去する方法であるので、脱水のためのエネルギー
消費が多大なものとなり、製品コストを引き上げている
。

そこで本発明者は、補強用繊維が均一に分散されたシー
ト状の熱可塑性合成樹脂複合材料を少ないエネルギーに
よって低コストで製造できる方法を提供する目的で研究
を重ね、本発明を完成した。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成し得た本発明は、補強用繊維及び粉粒状
の熱可塑性合成樹脂を混合し、該混合物を一定厚さで加
熱装置へ連続的に送給して加熱し、さらにこの加熱され
た混合物を厚さ方向に押圧して成形することを要旨とす
るものである。

［作用］ 本発明は、補強用繊維及び粉粒状の熱可塑性樹脂を圧縮
空気、水蒸気、攪拌翼等を使って機械的に混合するので
、前記ラドライトプロセス法において必Ｊであった脱水
処理が不要であり、多大なエネルギー消費を省くことが
できる。また上記の混合によって補強用繊維は折損しな
いままで熱可塑性合成樹脂中に均一に分散されることに
なり、複合材料として高強度のものを製造できる様にな
る。

さらに上記混合物を加熱して熱可塑性合成樹脂の含浸を
行った状態でシート状に押圧して成形するので、補強用
繊維の折損は最小限に抑えられる。

なお前記混合物を加熱成形するにあたっては、面状に広
げられた混合物の両面側に上記熱可塑性合成樹脂と同種
の合成樹脂製フィルムを添設しておくことが好ましく、
これによフて複合材料の表裏両面を平滑に仕上げること
ができる。

［実施例］ 第１図（＾）は本発明方法に使用されるシート状複合材
料の製造装置の一例を示す説明図である。

まず粉粒状の熱可塑性合成樹脂材料、補強用繊維及び添
加剤をエアミキシング装置１に供給し、圧縮エアによっ
てこれらを均一に混合する。上記熱可塑性合成樹脂材料
としてはナイロンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を
専ら使用するが、所望に応じフェノール樹脂やメラミン
樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることもできる。また補強
用繊維としてはガラス繊維や炭素繊維等が非限定的に使
用される。また必要により添加される添加剤としてはバ
インダー、硬化剤、可塑剤、充填材、酸化防止剤、顔料
、誘電損失向上剤等を任意に選択して使用する。またこ
の実施例においてはエアミキシング装置１を使用してい
るが、攪拌翼を用いたものや水蒸気を用いる混合装置で
あっても良い。

上記ミキシング装置１の排出口の下部には、ベルトコン
ベア２上にシート下面の被覆を目的とした樹脂フィルム
３が供給装置から供給されている。ミキシング装置の排
出口は上記樹脂フィルムに対して左右に移動しながら、
混合物Ａｏを均一になる様に供給する。供給された混合
物には、液状のバインダーが供給装置４より添加されて
ガラス繊維と樹脂パウダーの密着を良くし、しかも混合
物Ａｏが嵩高になるのを防止する。

次に混合物は３４１図（Ｂ）に示す様に、外向きと内向
きにピッチを切ったロール５８〜５ｄを交互に設置する
ことにより左右にならされて均一となり、しかもロール
位置が徐々に下がっているために圧縮されていく、上記
ベルトコンベア２の中間部には加熱装置６が設けられ、
区側においては、交流電源７によって作動される誘電加
熱装置（高周波誘電加熱装置又はマイクロ波誘電加熱装
置のいずれであっても良い）を用いる。加熱装置６とし
ては、この地券外線加熱装置や熱風加熱炉を使用するも
のであってもよい。但し、熱風加熱炉の場合、ベルトコ
ンベア２のベルトおよび樹脂フィルム３に小さな穴を設
けて通風性を良好にしておく、この加熱装置６によって
前記混合物へ〇中の樹脂材料をＮ２雰囲気中で溶融し、
これを圧延ロール８で引延ばす。さらに、加熱装置９に
より再度加熱溶融する。その際上層の被覆を目的としり
樹脂フィルム１ｏが供給装置から供給されてロール１１
で押圧されて融着される。樹脂フィルム１０に小さな穴
が開いているものを用いるとエアの抜けが良好である。

最後に冷却ロール１２でシートの均質化を計りながら冷
却する。

上記例において加熱装置６として誘電加熱装置を使用す
るときには、樹脂材料として８電損失角の大きなものを
選定することが好ましく、ざらに誘電損失向上剤として
シリコンカーバイド、カーボンブラック、各種ゴム材料
、ソーダガラス、水分、エチレングリコール、グリセリ
ン等を添加することが望ましい。

（実験例１） 平均粒径０．２園ｍのポリプロピレンパウダー、酸化防
止剤及び誘電損失向上剤としてカーボンブラックを予め
混合し、この混合物７０ｗｔ％に対して３０ｗｔ％の平
均繊維長１３ｍｍのチ」ツブトガラスストランドを第１
図に示すエアミキシング装置に供給し、３００μ■１の
ポリプロピレンフィルムを上下面に添設してシート状複
合材料を第１図に示す構成の装置を使って製造した。

押圧装置７．７の排出側からは厚さ４ｍｍで幅１ｍのシ
ート状複合材料を得た。この複合材料の密度は１．１３
ｇ／ｃｍ’でガラスストランドは均一に材料中へ分散し
ており、しかもポリプロピレンフィルムを使用したので
、表面は非常に滑らかなものとなった。

（実験例２） 第１図に示す装置において冷却装置を設けず、実験例１
の条件で製造されたシート状複合材料を再度赤外線加熱
炉で樹脂が完全溶融するまで加熱し、これを成形金型内
へ投入してプレス成形を行なった。

この方法によって製造された成形品は何らの欠陥を生じ
ることなく、またスタンバプルコンポジットシートとし
て利用できる他、中間製品を経ずに最終成形品を製作で
きるので、製造コストは非常に安価となった。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されているので、補強用繊維が
均一に分散された高強度の複合材料を低コストで効率的
に製造できる様になフた。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に使用される装置の一例を示す説
明図、′ｓ１図（Ｂ）は第１図（Ａ）のロール５８〜５
ｄを示す平面説明図、第２図及び第３図は従来の製造方
法を示す説明図である。 １・・・エアミキシング装置 ２・・・ベルトコンベア　　３．１０・・・フィルム４
・・・液状バインダ供給装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　補強用繊維及び粉粒状の熱可塑性合成樹脂を混合し、
   該混合物を一定厚さで加熱装置へ連続的に送給して加熱
   し、さらにこの加熱された混合物を厚さ方向に押圧して
   成形することを特徴とする複合材料の製造方法。