JPH05154838A - 繊維複合シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 繊維複合シートが薄肉の場合であっても、肉
厚分布および繊維分布が均一になるようにする。 【構成】 多数の連続モノフィラメントよりなる強化繊
維束(F1)を、粉体状熱可塑性樹脂の流動床（Ｒ）中に振
動自在に配置された３本のバー(4)〜(6) に接触させな
がら通過させ、かつこれらのバー(4) 〜(6) を振動させ
ることにより強化繊維束(F1)の開繊を促しかつ粉体状熱
可塑性樹脂を各モノフィラメントに付着させるとともに
モノフィラメント相互間に捕捉する。開繊された樹脂付
着繊維(F2)の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート化し、
繊維複合シート（Ｓ）を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、いわゆるプリプレグ
シートなど、各種の繊維強化成形品に使用される繊維複
合シートの製造方法にに関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維複合シートの製造方法として、多数
の連続モノフィラメントよりなる強化繊維束を、粉体状
熱可塑性樹脂の流動床中を通過させ、繊維束の各モノフ
ィラメントに粉体状熱可塑性樹脂を付着させ、樹脂付着
繊維束の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート化する方法
は知られている（特公昭５２−３９８５号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
繊維に対する粉体状熱可塑性樹脂の付着にむらがあるた
め、特に、薄肉のシートを製造する場合、肉厚分布およ
び繊維分布の均一なものを得ることが困難であった。

【０００４】この発明の目的は、上記の問題を解決した
繊維複合シートの製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明による繊維複合
シートの製造方法は、多数の連続モノフィラメントより
なる強化繊維束を、粉体状熱可塑性樹脂の流動床中に振
動自在に配置された複数のバーに接触させながら通過さ
せ、かつこれらのバーのうち少なくともいずれか１つを
振動させることにより強化繊維束の開繊を促しかつ粉体
状熱可塑性樹脂を各モノフィラメントに付着させるとと
もにモノフィラメント相互間に捕捉する工程と、開繊さ
れた樹脂付着繊維の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート
化する工程とを含むことを特徴とするものである。

【０００６】強化繊維としては、使用せられる熱可塑性
樹脂の溶融温度において熱的に安定な繊維が用いられ
る。具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック長
繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維
などの有機繊維をあげることができる。モノフィラメン
トの直径は１〜５０μｍ、とくに２〜３０μｍが好まし
い。

【０００７】熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン等オレフィン系樹脂、塩化ビニル樹
脂の他、ポリエーテルサルホン、ポリフェニレンサルフ
ァイドなどのエンジニアリングプラスチックが用いられ
る。粒子径は１０〜３００μｍが適当である。

【０００８】強化繊維束は、振動自在に配置された複数
のバーに対して上下交互に接触させることが好ましく、
また、振動バーは、粉状体熱可塑性樹脂が流動化してい
る方向（通常、上下方向）に、振動数及び振幅が経時に
より変わることのない一定な振動を繰返させるようにす
ることが望ましい。振動バーの材料は、金属、プラスチ
ックが好ましいが、必ずしもこれらに限定せられない。
振動バーの振幅距離は、１mm以上で適宜設定すればよ
い。振動数は時間当りの振動数で管理され、この振動数
は成形速度、必要肉厚により適宜選択される。

【０００９】振動装置としては、モーター・カム、エア
ー弁、油圧弁を使用したもの等が用いられる。また、バ
イブレーター等の高周波振動であってもよい。流動床内
の複数の振動バーの具体的な数は、必要に応じて適宜選
択され、各々のバーの振動数は同じであってもよいし、
任意に異にしてもよい。また、複数のバーのうち一部が
振動していなくても構わない。

【００１０】加熱源の具体例としては、加熱ロール、熱
風、遠赤外線等汎用せられているものがあげられる。加
熱温度は、粉体状熱可塑性樹脂の種類に応じて適当に定
められる。

【００１１】なお、開繊された樹脂付着繊維の熱可塑性
樹脂を加熱溶融してシート化する工程の前工程として、
樹脂付着繊維に打撃を加えるなどして樹脂の付着量を調
整する工程を存在せしめてもよい。

【００１２】また、流動床は、粉体状熱可塑性樹脂が安
定的に浮遊、流動状態に保たれていれば、どのような構
成であってもよい。

【００１３】

【作用】この発明による繊維複合シートの製造方法は、
多数の連続モノフィラメントよりなる強化繊維束を、粉
体状熱可塑性樹脂の流動床中に振動自在に配置された複
数のバーに接触させながら通過させ、かつこれらのバー
のうち少なくともいずれか１つを振動させることにより
強化繊維束の開繊を促しかつ粉体状熱可塑性樹脂を各モ
ノフィラメントに付着させるとともにモノフィラメント
相互間に捕捉するものである。

【００１４】従って、振動時強化繊維にテンションの緊
張と緩和が交互に加えられ、開繊が確実に行なわれて粉
体状熱可塑性樹脂がフィラメント相互間に充分に侵入す
ると同時に、捕捉される樹脂量の分布が均一化されて、
肉厚分布の均一な繊維複合シートが得られることとな
る。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 図１には、この発明の実施に用いられる繊維複合シート
の製造装置が示されている。

【００１６】以下の説明において、前とは図１の右方向
をいうものとする。

【００１７】図１の装置は、流動床装置(1) と、流動床
装置(1) の後方に配置せられた複数の強化繊維束巻き戻
しロール(2) と、流動床装置(1) の槽の後壁やや上方及
び槽の前壁やや上方に配置せられたガイド・バー(3)
と、槽内の底近くの前後に配置せられた２本の振動バー
(4)(5)およびこれらの中間でかつこれらより上方位置に
配置せられた１本の振動バー(6) と、流動床装置(1) の
前方に配置された上下一対の加熱ロール(7) と、加熱ロ
ール(7) の前方に配置された上下一対の巻き取りロール
(8) と、巻き取りロール(8) の前方に配置せられた巻き
取り機(9) とを備えている。なお、複数の強化繊維束巻
き戻しロール(2) は、便宜上上下に分けて図示したが、
実際は横方向一列に並列状に存在する。

【００１８】つぎに、繊維複合シートの製造方法につい
て説明する。

【００１９】各巻き戻しロール(2) から多数の連続フィ
ラメントよりなる強化繊維束(F1)２０本を、巻き取りロ
ール(8) によりひねりが生じないようにしながら巻き戻
し、流動床装置(1) の粉体状熱可塑性樹脂流動床（Ｒ）
中を粉体状熱可塑性樹脂の流動化方向と垂直方向に単振
動する３本の振動バー(4) 〜(6) に接触させながら通過
させる。

【００２０】粉体状熱可塑性樹脂としては、粉体状塩化
ビニル樹脂（平均粒径２００μ）１００phr を安定剤
２．０phr 、滑剤１．０phrとともにスーパーミキサー
で混合して用い、強化繊維としては、ロービング状ガラ
ス繊維を用いた。また、振動バー(4) 〜(6) としては、
直径５mmの鉄製円柱体の表面に厚み２mmのテフロン製チ
ューブを被覆したものを用いた。ライン速度は、２ｍ／
分であり、バー(4) 〜(6) の振動数は、８００回／分で
同一とし、振幅は５mmとした。

【００２１】そして、流動床（Ｒ）通過中の強化繊維束
(F1)に対しバー(4) 〜(6) で振動を与えることにより、
強化繊維束(F1)の開繊を促しかつ粉体状熱可塑性樹脂を
各モノフィラメントに付着させるとともにモノフィラメ
ント相互間に捕捉する。開繊された樹脂付着繊維(F2)の
熱可塑性樹脂を１８０℃の加熱ロール(7) により加熱溶
融してシート化し、得られた繊維複合シート（Ｓ）を巻
き取りロール(8) により巻き取り機(9) に巻き取る。な
お、巻き戻し時の強化繊維束(F1)のバック・テンション
は、バー(4) 〜(6) により加えられる振動により余分の
強化繊維束(F1)が巻き出されない程度となされている。

【００２２】図２には、ガラス繊維複合シート（Ｓ）の
横断面図が示されているが、同図において、(10)はガラ
ス繊維、(11)は塩化ビニル樹脂を示す。得られたガラス
繊維複合シート（Ｓ）の平均厚みは０．４mm、幅は４０
０mm、ガラス繊維含有率は３０容量％であった。

【００２３】実施例２ 熱可塑性樹脂として、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体
（平均粒径１５０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様
にして繊維複合シートを製造した。

【００２４】実施例３ 前のバー(4) のみを振動させた以外は実施例１と同様に
して繊維複合シートを製造した。

【００２５】実施例４ 前のバー(4) を６００回／分、中央のバー(6) を７００
回／分、後のバー(5)を８００回／分の振動させたこと
以外は実施例１と同様にして繊維複合シートを製造し
た。

【００２６】比較例１ すべてのバー(4) 〜(6) を振動させなかったこと以外は
実施例１と同様にして繊維複合シートを製造した。得ら
れたガラス繊維複合シートの平均厚みは０．６mm、ガラ
ス繊維含有率は１５容量％であった。

【００２７】実施例１〜４および比較例１の繊維複合シ
ートを以下のように評価した。

【００２８】肉厚測定 上記各繊維複合シートを幅方向４０点に分割し、マイク
ロメーターを用いて厚みを測定し、ＣＶ値を算出した。

【００２９】繊維目付重量測定 上記各繊維複合シートを４０枚に裁断し、加熱炉で樹脂
成分を燃焼させることにより、幅方向の繊維目付重量
（単位面積当りの重量）のＣＶ値（変動係数）を算出し
た。

【００３０】 肉厚ＣＶ値 繊維目付重量ＣＶ値 実施例１ ６％ ７％ 実施例２ ５％ ６％ 実施例３ ６％ ８％ 実施例４ ６％ ７％ 比較例１ １５％ １２％ 上記結果より明らかなように、この発明の方法で製造し
た繊維複合シートは、その肉厚分布および繊維分布にお
いて優れていた。

【００３１】

【発明の効果】この発明の繊維複合シートの製造方法に
よれば、通常肉厚の場合は勿論、薄肉であっても肉厚分
布および繊維分布が均一なシートを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法の実施に使用される繊維複合シ
ートの製造装置の側面図であり、流動床装置は垂直断面
で示されている。

【図２】繊維複合シートの拡大横断面図である。

【符号の説明】

４〜６ ：バー Ｆ１ ：連続強化繊維束 Ｆ２ ：開繊された樹脂付着繊維 Ｒ ：流動床 Ｓ ：繊維複合シート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の連続モノフィラメントよりなる強
   化繊維束を、粉体状熱可塑性樹脂の流動床中に振動自在
   に配置された複数のバーに接触させながら通過させ、か
   つこれらのバーのうち少なくともいずれか１つを振動さ
   せることにより強化繊維束の開繊を促しかつ粉体状熱可
   塑性樹脂を各モノフィラメントに付着させるとともにモ
   ノフィラメント相互間に捕捉する工程と、開繊された樹
   脂付着繊維の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート化する
   工程とを含むことを特徴とする繊維複合シートの製造方
   法。