JPH0433807A - 強化樹脂成形材料の製造装置 - 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］ この発明は、例えば自動車部品、電機部品、日用雑貨品
など優れた耐熱性及びクリープ特性が要求される各種製
品の成形に用いられる成形材料であって、繊維補強材に
熱可塑性樹脂（以下、巾に樹脂という場合がある）を含
浸させてなる強化樹脂成形材料の製造装置に関するもの
である。

［従来の技術］ この種の強化樹脂成形材料においては、繊維補強材を繊
維長の長い状態で分布させることにより１強度特性の向
上を図りやすく、その用途の拡大につながる。そのため
、長繊維補強材の形態を保持させて所定の強化樹脂成形
材料を製造する手段として、従来から、熱ｏＪ９ｊ７性
樹脂と繊維補強材とを層状に重ねたうえ、厚さ方向から
加圧した状態で加熱してｍ維補強材に熱可塑性樹脂を含
浸させる含浸機を備えた製造装置が用いられていた。

このような含浸機を備えた強化樹脂材料の製造装置には
、使用する熱可塑性樹脂の種類等によって次のようなも
のが知られている。

その１つは、熱可塑性樹脂として、耐熱性及びクリープ
特性に優れたポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥ
Ｔと称する）等のポリエステル樹脂を使用する場合の製
造装置であり、この装置を、第３図にｉ都市に示す、第
３図において、予め、乾燥炉中で含有水分を十分に飛ば
したＰＥＴンーｈａと、マット状に成形された繊維補強
材すとを、ＰＥＴンーシーが外側に位とするように層状
に重ね合わせ、その層状積層物Ｃをローラ型含浸機７に
入れる。この含浸機７は、層状積層物Ｃをその厚さ方向
から加圧しながら搬送する上下−対の耐熱性金属ベルト
コンヘヤＩＡ、ＩＢと、この一対の金属ベルトコンベヤ
ＩＡ、ＩＢの搬送経路の途中に、ヒータ２を介して加熱
される加熱ローラ３からなり、上記一対の金属ベルトコ
ンベヤＩＡ、１Ｂにより厚さ方向から加圧した状態の層
状積層物Ｃを加熱することにより、ＰＥＴシートａを溶
かして繊維補強材すに含浸させる加熱装Ｍ４と、氷や油
などの冷却材を中空部に流通させるように構成された複
数の冷却ローラ５かもなり、上記加熱加圧装置４により
加熱された層状積層物Ｃを、厚さ方向からの加圧状態の
ままで冷却して固化する冷却装置６とを備えている。

なお、上記一対の金属へルトコンヘヤＩＡ、ＩＢは図示
していない歯車などの伝動装置を介して連動されている
とともに、モータ８に連結されて、矢印Ｘ方向に同速で
駆動回転される。

他の１つは、ポリプロピレンやポリメチルペンテン等の
ポリオレフィン樹脂、ポリアセタール樹脂、ＡＢＳ樹脂
などのように乾燥が不要な熱可塑性樹脂を使用する場合
に適したもので、例えば特開昭６１−２７９５１８号公
報に開示された製造装置である。この装置は、第４図に
概略的に示すように、熱可塑性樹脂ａおよびｍ錐状補強
材すをともにロール状に巻き、そのロール化された熱可
塑性樹脂＆および繊維状補強材すを順次Ｍ統帥に繰り出
しながら層状に重ね合わせ、この連続層状積層物Ｃを上
記第３図で示すものと同一の構成のローラ型含浸機７に
通して１強化樹脂材料を連続的に製造するものである。

さらに、もう１つは、例えば特開昭５６−８４９１７号
公報に開示されているような製造装置である。この装置
は、第５図に概略的に示すように、」−下３層の熱可塑
性樹脂ａのうち、中間層の熱ＯＴ塑性樹脂ａのみを溶融
樹脂の押出し成形機のダイ９から押出すように構成され
た製造装とである。なお、その他の構成は第４図と同一
であるため、該当部分に同一の符号を付して、それらの
説明を省略している。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来装置のうち、第３図に示す装置の場合は１熱
可塑性樹脂のシート製造設備を必要とするばかりでなく
、シートの裁断、乾燥設備およびそのための４間を必要
とするので、装置全体の設備費が高くなるとともに、設
備が大型化しやすい。また、製造工程が多い関係から製
品のコストも上昇しやすい、さらに、層状積層物がロー
ラ型含浸機にパッチ式に供給されるので、連続した強化
樹脂成形材料を製造することができない。

また、第４図に示す装置の場合は、強化樹脂成形材料を
連続的に製造することができるものの、熱可塑性樹脂の
シートまたはフィルム製造設備を必要とし、装置全体の
設備費が高く付くこと、設備が大ヤ！化することは免れ
得ない６熱可塑性樹脂として水分を嫌うＰＥＴやポリア
ミドなどを使用する場合は、含有水分を飛ばすための乾
燥設備を必要とする問題があった。

さらに、第５図に示す装との場合でも、上下層の熱ＣＩ
Ｔ　ｑ性樹脂とじてシートまたはフィルムを用いるので
、第４図に示す装置の場合と同様に、熱可塑性樹脂のシ
ートまたはフィルム製造設備を必要とするとともに、熱
可塑性樹脂として水分を嫌うＰＥＴやポリアミＦなどを
使用する場合は、含有水分を飛ばすための乾燥設備を必
要とする問題があった。

この発明は上記実情に鑑みてなされたもので。

熱可塑性樹脂のソートまたはフィルム製造設備を不要に
できるとともに、使用する熱可塑性樹脂の種類にかかわ
らず上記のシートまたはフィルムの乾燥設備も不要にし
て、設備の小型化、設置ｉｌ費および製造コストの低減
を図ることができ、また、連続した強化樹脂材料を製造
することができる強化樹脂成形材料の製造装置を提供す
ることを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この発明に係る強化樹脂成
形材料の製造装置は、繊維補強材と熱可塑性樹脂とが交
互に積層され、少なくとも最上層と最下層には熱可塑性
樹脂が配置された材料を供給する供給装置と、供給され
た材料を搬送しながら厚さ方向から加圧した状態で加熱
保温して繊維補強材に熱可塑性樹脂を含浸させる含浸機
とを備えた強化樹脂成形材料の製造装置において、上記
供給装置は熱可塑性樹脂を溶融状態で繊維補強材の表面
に供給する溶融樹脂供給機を有しているものである。

［作用］ この発明に係る強化樹脂成形材料の製造装置によれば、
少なくとも最上層と最下層とに熱可塑性樹脂が配置され
た状態で、繊維補強材と熱可塑性樹脂とが積層された材
料が供給装置を介して含浸機に連続的に供給される。こ
の含浸機に供給された積層材料は搬送されながら、その
厚さ方向から加圧された状態で加熱保温されて、熱可塑
性樹脂が繊維補強材に含浸され、強化樹脂成形材料が連
続的に製造される。

ここで、最上層と最下層を含む全層の熱可塑性樹脂が溶
融樹脂供給機を介して溶融状態で繊維補強材の表面に供
給されるものであるから、熱可塑性樹脂をシートまたは
フィルム状に製造する設備および手間が不要であるとと
もに、ＰＥＴやポリアミドなどの水分を嫌う樹脂であっ
ても、予備乾燥設備およびその手間が不要であり、した
がって、装置全体の小型化、設備費および製造能率の向
上にともなう製品のコストダウンを図ることができる。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図（Ａ）はこの発明に係る強化樹脂成形材料の製造
装置の一実施例を示す概略縦断面図であり、この装置は
、上下層にそれぞれ熱可塑性樹脂ａ、ａｌを、その中間
層に繊維補強材すを配置して３層状にａ１層した材料Ｃ
を連続的に下向きに供給する供給装Ｍ１０と、この供給
装７１１０により下向きに供給される積層材料Ｃを９０
°反転させて水平向きに案内する反転ガイトローラ１１
と、この反転ガイドローラ１１により水平向きに案内さ
れる積層材料Ｃを搬送しながら、その厚さ方向から加圧
した状態で加熱保温して中間層のＩａ鯨補強材すに上下
層の熱可塑性樹脂ａ、ａｌを含浸させるローラ型含浸機
７とから構成されている。

上記供給装置ｌＯは、上層および下層の熱可塑性樹脂ａ
、ａｌをそれぞれ溶融状態で下向きに押出す溶融樹脂供
給機、つまり、押出し機ＬＯＰおよびそのダイＩＯＡ、
ＩＯＢと、ロール状に巻かれたｍｔａ補強材すを、上記
ダイＩＯＡ、ｌ０Ｂ（７）中間位置から下向きに連続的
に繰り出し可能に保持する繰出し装置ｌＯＤと、上記ダ
イＩＯＡ、１０Ｂから押出される熱可塑性樹ｔｂａ、ａ
ｔおよび繰出し装置ｉｔ　ＯＤから繰り出される繊維補
強材すの積層材料Ｃを両側から軽く加圧しながら、加熱
保温して下方に繰出す一対の駆動ローラＩＯＦとを備え
ている。

また、上記ローラ型含浸機７は、従来の含浸機と同一の
構成であり、簡単に説明すると、上記積層材料Ｃである
熱可塑性樹脂ａ、ａｌと繊維補強材すとをその厚さ方向
から挟持し加圧して搬送する上下一対のステンレスのよ
うな耐熱性金属ベルトコンヘアＩＡ、ＩＢと、この一対
のベルトコンベアＩＡ、１Ｂの搬送経路の途中に配設さ
れた加熱加圧装置４と、木や油などの冷却剤を中空部に
流通させるように構成された複数の冷却ローラ５からな
る冷却装置６と、上記一対の金属ベルトコンベアＩＡ、
ＩＢを図示していない歯車などの伝動装置を介して同一
方向に同速で駆動回転させるモータ８とを備えている。

上記含浸機７におけるヒータ２としては、例えば遠赤外
線ヒータのような電気ヒータであっても、熱風加熱や高
周波加熱などの加熱手段であってもよい。

この発明の繊維補強材としては、ガラス繊維、炭素繊維
、金属繊維、セラミックｍ維などの無機化合物からなる
繊維、又はポリビニルアルコール繊維、ボリアリレート
Ｉａ維、アラミド繊維などの有機化合物からなる繊維が
使用される。これらの繊維は単独又は２種以上の組み合
わせで用いることができる。耐熱性の面から見ると、ガ
ラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミ−／り繊維等の
無機化合物からなるｍｊ！が好ましく、さらにはガラス
繊維が経済的である。

繊維補強材の繊維長及び繊維径は特に制限はないが、補
強効果を高めるには、繊維長は５ｍｍ以上、さらには１
０ｍｍ以上が好ましく、繊維自体の製造性がよい点で、
繊維径は２〜５０ｋｍが好ましい。

この発明において用いられるｍ＃Ｉ補強材の形態は、平
織、朱子織、綾織などの織物１編物、一方向に引揃えら
れた繊維チヨー２ブトストランドマット、コンティニュ
アス］・ランドマット、フィラメントマット、繊維間が
バインダーにより固定されたマット、あるいはニードリ
ングによりある程度の絡まりがケ−えられているマット
等のような形態を有するものであればよい、さらに、こ
れらのマー７トは組合せて用いることもできる。

また、繊維補強材には、ガラス短繊維等の繊維状物質、
タルク、マイカ、カラスフレーク等のフ、−り状、イラ
ー、ガラスピーズ、ガラスマイクロバルーン、炭酸カル
シウムなどの粒状フィラー、ウオラストナイトなどの針
状フィラーを適宜混合することもできる。

また、この発明において用いられる熱可塑性樹脂には特
に制限はないが、ポリエチレンテレフタレート、ボレブ
チレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン１２などのポリアミド樹脂
、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリメチルペンテン等のポリオレフィン樹脂、ポリ
アセタール樹脂、ＡＢＳ＠脂、ポリスチレン樹脂などが
挙げられ、耐熱性及びクリープ特性の点からは、ポリエ
ステル樹脂、ポリアミド樹脂が好ましく、特には、ポリ
エチレンテレフタレートが好ましい、これらの樹脂は、
変性していてもよく、中休又は２種以上混合して用いる
ことができる。さらに、他の特性付与の目的で種々の添
加剤、例えば、酸化防止剤、難燃剤、加水分解防止剤、
紫外線吸収剤５着色剤、結晶化核剤、内部離型剤、Ｗ＃
剤およびフレーク状フィラー、粒状フィラー、針状フィ
ラー等の充填材等を適宜配合することができる。

次に、上記第１図の構成の動作について説明する。

供給装置１１０におけるグイＩＯＡ、ＩＯＢから下向き
に押出される熱可塑性樹脂ａ、ａｌと、繰出し装置１０
０から連続的に下向きに繰り出される繊維補強材すとが
、上下に３層に積層されて第１図（Ｂ）で示すような積
層材料Ｃとなる。この積層材料Ｃは、一対の駆動ローラ
１０Ｆにより軽く加圧された状態で、加熱されて下向き
に搬出される。

続いて、反転ガイドローラ１１により９０°反転され、
水平向きに案内されてローラ型含浸機７におけるＬ下一
対の金属ペルトコ／ベヤＩＡ。

１８間に送り込まれる。このようにローラ型含浸機７に
送り込まれた積層材料Ｃは、一対の金属ベルトコンベヤ
ＬＡ、ＩＢにより搬送されながら。

その厚さ方向から加圧された状態で、加熱加圧装置４を
介して、熱Ｅｑ塑性樹脂ａ、ａｌの融点又は軟化点以上
の温度に加熱保温されて、上下層の両樹脂ａ、ａｌが中
間層のＪ［Ｉ補強材すに含浸され、一体止される。

その後、加圧状態のままで冷却ローラ５により冷却され
固化されて、所定の強化樹脂成形材料が連続的に製造さ
れる。

ここで、すべての熱可塑性樹脂ａ、ａｌがダイ１０Ａ、
ＩＯＢから溶融状態でＪ＠維補強材すの表面に供給され
るから、熱可塑性樹脂ａ、ａｌを別途シート状またはフ
ィルム状に製造する設備が不要になる。また、−旦ソー
トまたはフィルム状に製造した熱可塑性樹脂を使用する
場合には、その製造後、使用されるまでの間に使用雰囲
気から水分吸湿するので、ＰＥＴやポリアミドなどの水
分を嫌う樹脂では、使用の前に乾燥して水分を除去する
必要があったが、この発明では、溶融状態で供給された
後、ただちに含浸機７に入るから、その間に吸湿するお
それはないので、予備乾燥設備も不要になる。

さらに、第５図の従来技術では、熱可塑性樹脂ａをダイ
９から水平方向に供給しているので、樹脂のたれ落ちの
ために最下層への供給は困難であったが、この実施例で
は、第１図の熱可塑性樹脂ａ、ａｌを、垂直下方に向け
て供給しているので、最下層の樹脂ａｌも、繊維補強材
すに粘着し、たれ落ちるおそれがないから、最下層も含
めてすべての熱可塑性樹脂ａ、ａｌを、溶融状態で繊維
補強材すの表面に供給することが容易となった。

第２図（Ａ）はこの発明に係る強化樹脂成形材料の製造
装置の他の実施例を示す概略縦断面図である。この実施
例において、上記第１図で示す実施例と相違する点は、
上、中、下３層の熱可塑性樹脂ａ、ａｌ、ａ２のそれぞ
れと、上、中層の熱可塑性樹脂ａ、ａ１間、および中、
下層の熱ｊｉ７Ｉ！！性樹脂ａｌ　、ａ２間に介在する
繊維補強材す。

ｂｌとから、第２図（Ｂ）に示すように、５層状に積層
された材料Ｃを使用することである。そのために、上記
供給装置ｔｏとして、３つのダイｌＯＡ、ＩＯＢ、ＩＯ
Ｃと、２つの繰出し装置１１０Ｄ、ＩＯＥとを設けた点
であり、その他の構成は第１図と同一であるため、該当
部分に同一の符号を付して、それらの詳しい説明を省略
する。

この第２図の実施例による場合は、上記第１図の実施例
の場合にくらべて、同じ厚味の強化樹脂成形材料を得る
にあたって、積層数が多い分だけ各繊維補強材す、ｂｌ
の厚さが小さくてすみ、含浸距離ｄを局にできるので、
含浸所要時間を短縮することができるという効果を有す
る。

なお、ＰＥＴ等の金属に対して粘着性を有する熱可塑性
樹脂においては、上記第１図および第２図に示す実施例
におけるローラ型含浸機７の手前の反転ガイドローラ１
１に溶融状態の熱可塑性樹脂が粘着する可能性がある。

その対策の１つとして、反転ガイドローラ１１の表面に
フッ素樹脂加工を施すのが好ましい。

また、駆動ローラＩＯＦへの樹脂の粘着を極力抑制する
ために、駆動ローラＩＯＦの表面温度を、樹脂の溶融温
度に対して１００〜２００℃程度低めに設定することが
望ましい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、最上層と最下層を含
む全層の熱可塑性樹脂を溶融樹脂供給機を介して溶融状
態で繊維補強材の表面に供給するように構成することに
より、含浸機のほかに、熱可塑性樹脂をシートまたはフ
ィルム状に製造する設備および手間を不要にできるとと
もに、ＰＥＴやポリアミドなどの水分を嫌う樹脂であっ
ても、かかる樹脂よりなるシートまたはフィルム予備乾
燥設備およびその手間を不要にできる。したがって、装
置全体の小型化および設置ｉｌ費の低減を図り得るとと
もに、製造工程を簡略にして、製造能率の向上にともな
い、製品コストの低下をも図ることができるといった効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は発明の一実施例による強化樹脂成形材料
の製造装置を示す概略縦断面図、第１図（Ｂ）は使用す
る積層材料の断面図、第２図（Ａ）はこの発明の他の実
施例を示す概略縦断面図、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）
に示す強化樹脂成形材料の製造装置に使用する積層材料
の断面図、第３図ないＬｌ　１１はそれぞれ従来の強化
樹脂成形材料の製造装置を示す概略縦断面図である。 ４・・・加熱加圧装置、７・・・ローラ型含浸機、ｌＯ
・・・供給装置、ＩＯＰ、ＩＯＡ〜ＩＯＣ・・・溶融樹
脂供給機、ＩＯＤ、ＩＯＥ・・・繊維補強材の繰出し装
置、ａ、ａｔ、ａ２・・・熱可塑性樹脂、ｂ、ｂｔ・・
・繊維補強材、Ｃ・・・積層材料。 Ｃ棉４イ′１月 ０　仁−１９０〜８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　繊維補強材と熱可塑性樹脂とが交互に積層され、少な
   くとも最上層と最下層には熱可塑性樹脂が配置された材
   料を供給する供給装置と、 供給された材料を搬送しながら厚さ方向から加圧した状
   態で加熱保温して繊維補強材に熱可塑性樹脂を含浸させ
   る含浸機とを備えた強化樹脂成形材料の製造装置におい
   て、 上記供給装置は熱可塑性樹脂を溶融状態で繊維補強材の
   表面に供給する溶融樹脂供給機を有していることを特徴
   とする強化樹脂成形材料の製造装置。