JPH049816B2 - - Google Patents

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JPH049816B2
JPH049816B2 JP57056788A JP5678882A JPH049816B2 JP H049816 B2 JPH049816 B2 JP H049816B2 JP 57056788 A JP57056788 A JP 57056788A JP 5678882 A JP5678882 A JP 5678882A JP H049816 B2 JPH049816 B2 JP H049816B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱可塑性マトリツクス内に埋設され
配向された強化繊維からなる複合材料の製造方法
にして、配向された強化繊維と熱可塑性材料とか
ら配列物（素材）が作られ、そして熱可塑性材料
がその融点以上の温度に加熱される様な、複合材
料の製造方法に関する。
西ドイツ特許公開第2251028号公報から、配列
物（素材）、即ちフエルト、木綿、帯状体又はフ
リース、紙、カートン又は層形成体等の配列物を
例えば積層繊維形の有機構造材料と、場合によつ
ては積層繊維形の熱可塑性接着材料と合体させ、
引き続いて熱可塑性繊維を溶融することにより製
造することが知られている。有機構造材料からな
る繊維はこの配列物の中に、従つて配列物から製
造された成形体の中にあるが完全には配向されず
に存在している。
熱可塑性複合材料を、ガラス又は炭素繊維等の
短く切断した強化繊維を粉体状の熱可塑性材料と
混合し、例えば押出し機内で混合し、その際次い
でこの様にして製造した押出物を顆粒にし、次い
でこの顆粒を所望の成形体に加工できることは周
知である。この場合繊維は成形体内で完全に配向
してはいない。
また強化繊維形材を形成するために、粉体状の
熱可塑性材料と共にフイラメントストランドを樹
脂で含浸し、加熱の後に型ダイスを通して押し出
すことも周知である（スイス国特許第518165号公
報）。任意の成形体を製造しうるマツト状の複合
材はしかしこの方法では製造することは出来な
い。
熱可塑性材料からなるマトリツクスと、マトリ
ツクス内に埋設され配向されたガラス繊維を有す
るマツト状の複合材を製造するために、配列物と
して、縦糸の強いガラス繊維織物、即ち繊維の主
成分が縦糸方向にあり、横糸方向には少ない織物
又は麻糸を横糸に使つた織物を適用し、この織物
を溶融した熱可塑性材料で含浸することは既に提
案されている。この配列物から形成した複合材料
は次に示すように多くの欠点を有している。
ガラス繊維を配向させることと並んで、ガラス
繊維の容積割合は複合材料の機械的特性に対する
重要な役割を演じている。即ちこの方法ではガラ
ス繊維織物は非常に密接した織物である必要があ
る。他方では溶融した熱可塑性材料は粘性が非常
に高く、従つて流動性が悪いので、密接して織つ
た織物は溶融材料の含浸を充分とすることができ
ず、織物の隙間に充分含浸させることが出来な
い。
従つて荒く織つたガラス繊維織物のみが適用で
き、即ちこの方法では約20％程度の繊維体積含有
量のもののみが得られる。溶融材料の粘性が高い
ことにより、この方法では繊維配向にも悪影響が
ある。即ち所謂巻毛状のものが形成される。また
強化されないマトリツクス塊も生じる。この方法
の別の欠点は、マツト状の複合材料を変形する際
曲げ変形を大きくすると、繊維がねじれ、又は破
断し、このことによりまた成形物の縁部付近に樹
脂が集合することがある点である。
これに対して熱硬化性材料を配向した強化繊維
の含有量を多くして製造することも出来る。この
ため短く切断した強化繊維からなる懸濁液を網状
ドラムに供給し、このドラムの外周に透過性のフ
オイルを設け、その内側を負圧にして、懸濁液の
液体をドラムの内側に流し、短く切断した強化繊
維をフオイル上に配向されて堆積される。配向さ
れた強化繊維からなる配列物を有するフオイルが
そこで取り外され、懸濁液の残留物で洗浄され、
乾燥され、次に熱硬化性材料の溶液で含浸され
る。溶剤を除去した後で未硬化の熱硬化性材料を
含浸した配列物を所謂プレプレグの形にし、これ
らプレプレグから成形体を加熱することにより圧
縮成形する（西ドイツ特許第2163799号公報及び
西ドイツ特許公開第2850833号公報参照）。
しかしながら熱可塑性材料に比べてこの種の熱
硬化性材料は決定的な欠点がある。即ちプレプレ
グには限定された貯蔵性しかない。また熱硬化性
材料の硬化又は重合は型内で初めて行われ、即ち
プレプレグはしばしば長時間型内に入れておく必
要があり、その際この型は更に加熱されなければ
ならない。
本発明の課題は、配向した強化繊維の含有量が
多く且つその繊維で曲げ変形が強い場合でも曲げ
変形に際して強度に全く悪影響を与えない、即ち
これらから複雑な形状の成形体を押出可能である
様な熱可塑性複合材料を製造する方法を提示する
ことである。
熱可塑性マトリツクス内に埋設され配向された
強化繊維からなる本発明に従う複合材料の製造方
法において、この方法で配向された強化繊維及び
熱可塑性材料から配列物が製造され、熱可塑性材
料がその融点以上の温度に加熱される方法では、
短く切断した繊維の形をした熱可塑性材料が適用
され、短く切断した熱可塑性の繊維が短く切断し
た強化繊維と混合され、この混合物から配向され
短く切断した熱可塑性繊維と配向され短く切断し
た強化繊維とからなる配列物が形成される。短く
切断した熱可塑性繊維は単一フイラメントを切断
することにより製造することが出来る。複合材料
中の短く切断した熱可塑性繊維に対する短く切断
した強化繊維の混合比は容積率にして少なくとも
20：80、高々65：35にするのが有利である。
配向され短く切断した熱可塑性繊維と配向され
短く切断した強化繊維とからなる配列物を形成す
るために、短く切断した熱可塑性繊維と短く切断
した強化繊維からなる混合物は液体の媒体中で懸
濁される。この懸濁液は繊維を配向する為に流出
溝を介して、そして次に多孔性の壁上を流され、
この壁の所で支持媒体は圧力降下により貫通し、
配向され短く切断した熱可塑性繊維及び強化繊維
が壁の上に配列物として堆積される。この多孔性
の壁は回転し内部を負圧で作用させる網状ドラム
によつて形成することができ、そのドラム外筒上
に透過性のフオイル又はフリースが配設され、そ
の上に配向された繊維が堆積され、更に配向され
た繊維で構成された配列物がフオイルと共に取り
外され、支持媒体の付着する残留物によつて洗浄
され、そして配列物がフオイルから剥がされる。
強化繊維として本発明による方法では特にガラ
ス繊維及び炭素繊維を用いる。本発明に従つて使
用しうる熱可塑性材料としてポリアミド、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチロール及びポ
リビニールクロリドが挙げられる。しかし本発明
による方法は上述の化合物に限定されるものでは
なく、別の熱可塑性材料を用いることも出来る。
強化繊維の直径は１から100μｍとするのが良い。
熱可塑性材料は市販のフイラメント形状のもの
を用いる。これらフイラメントは特に強化繊維の
直径にほぼ対応する直径を有するものが適用され
る。約500μｍである熱可塑性フイラメントの直
径の上限はほぼ、充分な強化繊維体積含有量を有
する複合材料がこの上限以上では最早製造しえな
いことにより条件付けられている。直径の下限は
例えば1μｍとすることが出来る。熱可塑性フイ
ラメントは強化繊維に類似してピストル型切断ノ
ズルで例えば約３mmの長さに切断される。複合材
料中の所望の強化繊維体積含有量に応じて、短く
切断した強化繊維と短く切断した熱可塑性繊維が
混合される。強化繊維の量は非常に高くでき、そ
の際約50容積％の短く切断した熱可塑性繊維を約
50容積％の短く切断した強化繊維と混合するのが
特に良いことが分かつた。
強化繊維及び熱可塑性繊維の直径に対する長さ
の比は100：１から1000：１にするのが目的に適
つている。
相互に混合され短く切断した熱可塑性繊維と強
化繊維との配向は、熱硬化性複合材料を製造する
際短く切断した強化繊維を配向するため既に知ら
れた方法により行うことが出来る。これらの方法
は例えば西ドイツ特許第2163799号公報、西ドイ
ツ特許公開第2850833号公報、西ドイツ特許第
1760073号公報及びイギリス国特許第1400530号公
報に記載されている。
特に西ドイツ特許第2163799号公報及び西ドイ
ツ特許公開第2850833号公報による方法は相互に
混合し短く切断した配向された熱可塑性繊維と強
化繊維とからなる配列物の本発明による製造方法
で実用可能である。
この方法では、短く切断した熱可塑性繊維と短
く切断した強化繊維との混合物が液体の支持媒
体、例えばグリセリン内に懸濁させ、次いでこの
懸濁液を回転する網目ドラムに供給し、ドラム内
に負圧を作用させる。ドラムの外周に設けた透過
性のフオイルは繊維に配向性を与えられて堆積
し、そこで配向された繊維から構成された配列物
がフオイルと一緒に除去され、支持媒体の付着す
る残留物により洗浄され、乾燥される。配列物は
次にフオイルから取り外される。複数の配列物を
種々の方向で上下に堆積させることも良い。単数
又は複数の配列物を、場合によつては成形体をプ
レスする際又はその前に熱可塑性材料の融点以上
の温度に加熱することによつて、配向され短く切
断した熱可塑性の短繊維は複合材料のマトリツク
スを形成しながら溶融される。本発明に従い製造
された複合材料でその為非常に僅かの成形時間で
非常に大きな機械的強度のものが製造できる。
次に図示の実施例に基づいて本発明を詳細に説
明することにする。
第１図及び第２図によれば、例えば西ドイツ特
許第2163799号公報により方法で製造された短く
切断した熱可塑性繊維と短く切断した強化繊維と
からなる配列物内には複数の層が存在し、これら
層は配向された熱可塑性の短繊維１と配向された
強化繊維２とから出来ている。
熱可塑性短繊維１からできている熱可塑性材料
の融点以上の温度に配列物を圧縮し乃至は加熱す
ることにより、第３図に示す様に、熱可塑性短繊
維１はマトリツクス３へと溶融され、そしてマト
リツクス３内に強化繊維２が埋設される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、配向され短く切断した熱可塑性繊維
並びに配向され短く切断した強化繊維を有する配
列物で、熱可塑性材料の融点以上の温度にそれを
圧縮し乃至は加熱する前の配列物の断面図を示し
たものであり、第２図は第１図による配列物の平
面図を示し、第３図は熱可塑性材料をその融点以
上の温度に圧縮し乃至は加熱し、続いて押圧した
複合材料による配列物を示す図である。 図中参照番号、１……熱可塑性短繊維、２……
配向された強化繊維、３……マトリツクス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性マトリツクス内に埋設され配向され
    た強化繊維からなる複合材料の製造方法にして、
    配向された強化繊維と熱可塑性材料とから配列物
    が作られ、そして熱可塑性材料がその融点以上の
    温度に加熱される様な、複合材料の製造方法にお
    いて、 (a) 短く切断した繊維状の熱可塑性材料を用い、 (b) 短く切断した熱可塑性繊維を短く切断した強
    化繊維と混合し、次に (c) この混合物から、配向され短く切断した熱可
    塑性繊維と、配向され短く切断した強化繊維と
    から成る配列物を形成することを特徴とする製
    造方法。 ２ 複合材料における短く切断した熱可塑性繊維
    に対する短く切断した強化繊維の混合比率が容積
    で少なくとも20：80、高々65：35となつているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の製
    造方法。 ３ 配向され短く切断した熱可塑性繊維と配向さ
    れ短く切断した強化繊維とから成る配列物を形成
    するために、短く切断した熱可塑性繊維と短く切
    断した強化繊維とから成る混合物を液状の支持媒
    体中で懸濁させ、繊維に配向性を与えるために懸
    濁液を溝を通して流し、次に多孔性の壁に流通さ
    せ、この壁で支持媒体が圧力差により通過し、配
    向され短く切断した熱可塑性繊維と強化繊維とを
    この壁の上に配列物として堆積することを特徴と
    する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
    製造方法。 ４ 多孔性の壁が内部に負圧を受け回転する網目
    ドラムにより形成され、そのドラム外筒には透過
    性のフオイル又はフリースが設けられ、この上に
    配向された繊維が堆積され、配向された繊維から
    構成された配列物がフオイルと共に取り出され、
    付着している残存の支持媒体が洗浄され、次いで
    配列物がフオイルから取り出されることを特徴と
    する特許請求の範囲第３項に記載の製造方法。
JP57056788A 1981-04-07 1982-04-07 Manufacture of blank for thermoplastic composite material having reinforced fiber having directivity Granted JPS57178720A (en)

Priority Applications (1)

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DE19813113930 DE3113930A1 (de) 1981-04-07 1981-04-07 Verfahren zur herstellung von gelegen fuer thermoplastische verbundwerkstoffe mit ausgerichteten verstaerkungsfasern

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JPS57178720A JPS57178720A (en) 1982-11-04
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