JPH04193506A

JPH04193506A - 繊維束に溶融樹脂を含浸させる方法と装置

Info

Publication number: JPH04193506A
Application number: JP2322230A
Authority: JP
Inventors: Marutira Pouri; ポウリ・マルテイラ
Original assignee: Neste Oyj
Current assignee: Neste Oyj
Priority date: 1990-11-26
Filing date: 1990-11-26
Publication date: 1992-07-13

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）この発明は、連続した繊維束に樹脂を含浸させる方法と
装置に関する。この発明の方法と装置は、繊維強化素材
を製造するために溶融樹脂または液状樹脂を繊維束に含
浸させるに適したものであって、前記素材は、マトリッ
クスを形成する熱可塑性樹脂が含浸された強化繊維束か
らなる。

（従来の技術）前記した製品を製造する技術で問題となる点は、マトリ
ックス樹脂に含まれている樹脂素材の高粘度の点である
。繊維束における個々の繊維が互いに密接していると、
含浸させる樹脂素材が繊維束内へ浸透し難く、個々の繊
維すべてをくまなく包囲することができない。このよう
に、樹脂含浸の度合が不足すれば、製品の特性、例えば
、製品強度、硬度、化学的耐性、処理性能などに大きく
影響を与える。

従来の技術においては、前記問題を解決するために種々
の改良が試みられている。例えば、繊維束を所謂クロス
へラドダイに通し、ノズルチャンバ内で高圧の状態の溶
融樹脂または液状樹脂を繊維束に含浸させる方法が採用
されているが、この方法でも、繊維束への樹脂含浸は、
満足する結果が得られていない。繊維を強化する樹脂含
浸において、樹脂の粘度は、１〜１０ＰａＳが理想的で
あるが、場合により、１０２ＰａＳまたは１０３ＰａＳ
のオーダーの粘度も許容範囲内にある。一般的にいって
、樹脂の粘度は、１０２ＰａＳから１０６ＰａＳが溶融
熱可塑性樹脂の粘度の範囲である。

（発明が解決しようとする課題）この発明は、前記したような繊維束に樹脂を含浸させる
技術において、含浸させる樹脂に過不足を生じさせない
ような処理で樹脂含浸を行なう従来技術が解決課題とし
ていた点を解決する。

（課題を解決するための手段）前記課題を解決するために、この発明は、連続した繊維
の繊維束に溶融樹脂を含浸させる方法であって、溶融樹
脂を高圧で吹出すノズルのノズル口に繊維束を通過させ
、高圧で供給される溶融樹脂を該繊維束に通すことで圧
力を低下させて、樹脂を該繊維束に含浸させることによ
り、繊維束に溶融樹脂を過不足なく含浸させるものであ
る。

この発明において、最も代表的な実施例は、樹脂を含浸
させるべき繊維束をノズルヘッドのノズル口へ案内し、
該ノズル口に当接することによって、前記ノズル口から
高圧で噴射される溶融樹脂が繊維束内へ浸透し、繊維束
を構成する個々の繊維を包囲し、樹脂が繊維束内に含浸
される。ノズルは、例えば、樹脂が溶融されているエク
ストルーダに接続し、または、熱硬化性樹脂が混合され
ているタンクに接続する。含浸される繊維は、大気圧下
にあるか、または、それよりも低い圧力下にある。

この発明の実施例においては、ノズルヘッドは、溶融樹
脂を含むチャンバ内に位置し、樹脂含浸すべき繊維束は
、該チャンバ内に通される。そして、前記チャンバ内の
圧力は、溶融熱可塑性樹脂が流出するノズル内の圧力よ
りも低い圧力である。

この発明の方法により、繊維が束状になっている繊維強
化素材が製造される。繊維は、樹脂と強固に結びつく繊
維が使用される。前記した繊維強化製品は、例えば、射
出成形または他の成形処理のための長繊維強化体、プル
トルージョン、フィラメントローリング、テープラミネ
ーションなどのコンベンショナルな方法のためのプレキ
ュア−された、または、予備含浸されたマテリアルであ
る。この方法で製造する製品は、プルトルージョンなど
に使用できる連続したテープである。これを適当な長さ
に切断すれば、約３１１１Ｉｎから約２０ｍｍの長さの
長繊維の切断体のようなものができあがる。

この発明においては、繊維としては、カラス繊維、炭素
繊維、アラミド繊維、熱可塑性繊維などが使用され、そ
の中でも、強化ｍ維の代表的なものは、繊維が束状にな
ったり、織られていたり、編まれていたりしているガラ
ス繊維であり、ガラス繊維束の場合、直径が約１０μｍ
から約１７μｍのｌＩ！維（フィラメント）が数千本含
む。

繊維強化製品を製造する強化繊維に使用する樹脂マテリ
アルは、繊維束に含浸される熱可塑性樹脂または熱硬化
性樹脂であり、後者の場合、含浸後、熱、化学反応、紫
外線照射、磁場、輻射などの外部エネルギーにより硬化
される。

適当な熱可塑性樹脂としては、オレフィンのホモポリマ
ーまたは共重合体、塩化ビニルのホモポリマーまたは共
重合体、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリ
ルのホモポリマーまたは共重合体、ポリアミドとコーポ
リアミド、フォルムアルデヒドの熱可塑性ポリマー、ポ
リカーボネート、ポリスルフォン、前記したポリマーの
二つまたは、それ以上の混合体である。

また、この発明は、連続した繊維束に溶融樹脂才たは液
状樹脂を含浸させ、該繊維束を構成する個々の繊維にく
まなく樹脂を行きわたらせる手段にも関する。連続した
繊維束に溶融樹脂または液状樹脂を含浸させ、該繊維束
を構成する個々の繊維にくまなく樹脂を行きわたらせて
、繊維強化マテリアルを作る本発明の手段は、溶融熱可
塑性または熱硬化性樹脂を高圧から低圧へ導くノズル口
をもつ少なくとも一つのノズルと、繊維束を該ノズルの
ノズル口へ案内し、ノズル口から高圧で供給されてくる
前記樹脂を前記繊維束内へ通し、この繊維束に前記高圧
の樹脂を通して、通過する樹脂が低圧側へ流れるように
する手段とがらなる。

また、この発明の手段に関する実施例においては、処理
される繊維束は、前記ノズルのノズル口が臨んでいる含
浸チャンバ内に通される。所謂クロスへラドダイ方法に
おいては、含浸チャンバが必要な含浸圧力を発生させる
エクストルーダに直結していない。この発明では、溶融
樹脂は、高圧状態で、低圧になっているノズルチャンバ
へ入り、ノズルチャンバから過剰な樹脂が自由に排出さ
れ、エクストルーダの供給側へ戻される。したがって、
含浸すべき繊維束は、ノズルチャンバ内にある溶融樹脂
を通過し、同時に、繊維束は、溶融樹脂が高圧で流出す
るノズル口を通過する二重の樹脂含浸が行なわれる。

この発明の手段の実施例においては、さらに、含浸すべ
き繊維束を平坦にしたり、拡幅したりする整形手段を有
し、これによって、繊維束への樹脂含浸作用を促進させ
る。このような整形手段は、含浸すべき繊維束の進行方
向に対し、平行、直交、水平、斜交などの任意の方向、
角度をもって配置されたロッド状、バー状のものである
。

（実施例）第１図において、マット状の繊維束１０は、ノズル１１
のノズル口１３を通過して、矢印Ａ方向へ送られる。ノ
ズルダクト１２は、ノズル１１内を貫通し、例えば、エ
クストルーダから供給された溶融熱可塑性樹脂がこのノ
ズルダクト内を通りノズル口へと圧送される。溶融樹脂
は、ノズル口１３から放出され、マット状の繊維束１０
へ吹付けられ、繊維束１０を構成する各繊維を包囲する
。このようにして樹脂が含浸された繊維束マットは、常
法により金型成形され、硬化されてる。

第２図は、二つのノズル１１が繊維束マット１０を挟ん
で互いに対向するように配置された例を示し、繊維束マ
ット１０に対しては、上下または左右配置のノズル１１
から矢印Ｂで示すように、それぞれ反対方向から合計２
回にわたり溶融樹脂が含浸されるもので、樹脂の含浸は
、極めて効率良く行なわれる。

第３図は、含浸チャンバ２１を内蔵する含浸手段２０を
示す。含浸手段２０には、ノズル２３が設けられていて
、該ノズルのノズルダクト２２は、含浸チャンバ２１へ
連通し、該ノズルダクトには、エクストルーダ（図示せ
ず）から溶融樹脂が供給される。ノズルダクト２２のノ
ズル口２４は、含浸チャンバ２１内で開口する。符号２
５は、含浸チャンバ２１内へ供給された樹脂の量が過剰
のときに、過剰樹脂を排出する排出口であって、排出さ
れた過剰の樹脂は、図示されない導管を介してエクスト
ルーダへ戻される。溶融樹脂を含浸すべき繊維束マット
１０は、含浸チャンバ２１の入口２６と入口ダクト２７
から該チャンバ内へ供給されるもので、これらは、繊維
束マットがぎりぎり通過する程度の径の細いもので、含
浸チャンバ内の樹脂が含浸チャンバ外へ流出しないよう
になっている。そして、含浸チャンバ内で樹脂が含浸さ
れた繊維束マットは、出口ダクト２８と出口２９から含
浸チャバ外へ送り出される。

第３図に示すように、含浸チャンバ２１には、前記のよ
うに排出口２５が形成されていて、高圧でダクト２２か
ら繊維束マット１０へ含浸された樹脂の残余は、低圧側
の排出口２５へ流れる。この排出口は、前記のように排
出された樹脂をエクストルーダへ戻す。前記ノズルの設
置数は、任意であって、１本でも複数本でもよく、また
、設置位置は、含浸チャンバ２１の両側（水平方向また
は垂直方向）でも片側（水平方向または垂直方向）でも
よく、したがって、含浸チャンバ内を通過する繊維束マ
ットの両側から該繊維束マットの両面に向は溶融樹脂が
前記ノズル、ノズル口を介して噴射されるようにできる
。さらに、また、ロッド３０のような案内部材が少なく
とも１本または複数本、含浸チャンバ２１内に配置され
、このような案内部材によって樹脂含浸すべき繊維束マ
ットを案内し、含浸ポイントに達する前または通過後に
該繊維束（マット）の形を整えたりする。

含浸させる樹脂の予備処理として、溶融樹脂の粘度を低
下させる処理を行なうこともできる。

第３図に示すような装置を用いる場合、複数本のノズル
を介して異種の樹脂を含浸チャンバ２１内へ噴射、供給
でき、さらに、他の処理剤、例えば、湿潤剤のような処
理剤なども含浸させる樹脂と共に含浸チャンバ内へ供給
できる。

（発明の効果）この発明によれば、繊維束への樹脂含浸が過不足なく均
等に行なえ、品質が安定した繊維強化マテリアルが得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一番簡単な実施例の説明図、第２図は、この発明の一番簡単な他の実施例の説明図、第３図は、この発明の他の実施例であって、含浸チャン
バを備えた例の説明図である。１０・・・・・・繊維束１１・・・・・・ノズル１２・・・・ノズルダクト１３・・・・・・ノズル口２０・・・・・・含浸手段２１・・・・・・含浸チャンバ２２・・・・・ノズルダクト２３・・・・・・ノズル２４・・・・・・ノズル口一−フ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）連続した繊維の繊維束に溶融樹脂を含浸させる方
法であって、溶融樹脂を高圧で吹出すノズル１１、２３
のノズル口１３、２４に繊維束１０を通過させ、高圧で
供給される溶融樹脂を該繊維束に通すことで圧力を低下
させて、樹脂を該繊維束に含浸させることを特徴とする
繊維束に溶融樹脂を含浸させる方法。
（２）ノズル１１、２３から放出する溶融樹脂を大気圧
または低圧へ落す請求項第１項の方法。
（３）ノズル１１、２３から放出する溶融樹脂が低圧の
溶融樹脂へ放出される請求項第１項または第２項の方法
。
（４）低圧の前記樹脂がチャンバ２１内に位置し、該チ
ャンバ内を低圧の溶融樹脂と繊維束１０とが通されるこ
とを特徴とする請求項第３項による方法。
（５）前記溶融樹脂の高圧がエクストルーダ内で発生す
ることを特徴とする前記請求項いずれかによる方法。
（６）樹脂補強素材を製造するために、溶融または液状
樹脂を連続した繊維の繊維束１０に含浸させる装置であ
って、高圧の溶融樹脂または液状樹脂を過押圧側から低
圧側へ導く、ノズル口２４を有する１本または複数本の
ノズル２３と；前記繊維束を前記ノズル口２４へ導き、
前記ノズル口２４から溶融樹脂または液状樹脂を高圧で
吹出し、前記繊維束へ吹付け、低圧状態へ樹脂圧力を低
下させる装置とを備えた繊維束に溶融樹脂を含浸させる
装置。
（７）含浸チャンバ２１を有し、この含浸チャンバ内で
含浸作用が行なわれ、前記含浸内の圧力がノズル２３内
の圧力よりも低いことを特徴とする請求項第６項の装置
。
（８）樹脂含浸すべき繊維束１０を含浸チャンバ２１内
へ通し、ノズル２３のノズル口２４を含浸チャンバ内に
臨ませてなる請求項第７項の装置。
（９）ノズル２３は、エクストルーダに接続し、含浸チ
ャンバ内の余剰な樹脂をエクストルーダへ戻す手段を備
えている請求項第７項または第８項の装置。