JPH05237840A - 熱可塑性複合材料の製造方法 - Google Patents
熱可塑性複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH05237840A JPH05237840A JP4076214A JP7621492A JPH05237840A JP H05237840 A JPH05237840 A JP H05237840A JP 4076214 A JP4076214 A JP 4076214A JP 7621492 A JP7621492 A JP 7621492A JP H05237840 A JPH05237840 A JP H05237840A
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- JP
- Japan
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- resin
- continuous reinforcing
- reinforcing fiber
- fiber
- impregnation
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続補強繊維に溶融熱可塑性樹脂を連続的に
含浸する方法であり、含浸性に優れた熱可塑性複合材料
を、高速度で生産する方法を提供する。 【構成】 連続補強繊維を減圧容器内に通して繊維束内
の気体を減少させた後、該減圧容器と連続した熱可塑性
樹脂の充満したダイ内に通すことにより連続補強繊維に
熱可塑性樹脂を含浸させる熱可塑性複合材料の製造方
法。
含浸する方法であり、含浸性に優れた熱可塑性複合材料
を、高速度で生産する方法を提供する。 【構成】 連続補強繊維を減圧容器内に通して繊維束内
の気体を減少させた後、該減圧容器と連続した熱可塑性
樹脂の充満したダイ内に通すことにより連続補強繊維に
熱可塑性樹脂を含浸させる熱可塑性複合材料の製造方
法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性複合材料の製
造方法に関し、さらに詳細には、連続補強繊維に連続的
に溶融熱可塑性樹脂を含浸して熱可塑性複合材料の線
材、棒状物、ペレット等を製造する方法に関する。
造方法に関し、さらに詳細には、連続補強繊維に連続的
に溶融熱可塑性樹脂を含浸して熱可塑性複合材料の線
材、棒状物、ペレット等を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、複合材料のマトリックスには、熱硬
化性樹脂が多く用いられてきた。しかし、貯蔵安定性、
靭性、作業環境等の問題などから、近年、熱可塑性樹脂
が注目され、開発がさかんに行われている。ところが、
熱可塑性樹脂は、一般に溶融粘度が高く、これを補強繊
維に連続的に含浸させることが困難である。そのため種
々の方法が開発されている。例えば、熱可塑性樹脂の充
満したダイ内で補強繊維をしごいて強引に含浸させる方
法や、熱可塑性樹脂の充満した高圧のダイ内で補強繊維
に含浸させる方法などがある。
化性樹脂が多く用いられてきた。しかし、貯蔵安定性、
靭性、作業環境等の問題などから、近年、熱可塑性樹脂
が注目され、開発がさかんに行われている。ところが、
熱可塑性樹脂は、一般に溶融粘度が高く、これを補強繊
維に連続的に含浸させることが困難である。そのため種
々の方法が開発されている。例えば、熱可塑性樹脂の充
満したダイ内で補強繊維をしごいて強引に含浸させる方
法や、熱可塑性樹脂の充満した高圧のダイ内で補強繊維
に含浸させる方法などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の、熱可塑性樹脂
の充満したダイ内で補強繊維をしごいて強引に含浸させ
る方法や熱可塑性樹脂の充満した高圧のダイ内で補強繊
維に含浸させる方法では、繊維束内の気体の逃げ道はダ
イの入口しかない。このため、含浸速度が比較的低速で
は問題にならないが、高速になると気体が抜ける抵抗が
大きくなり、しごいても十分含浸しなかったり、ダイ内
の必要圧力が高くなったりして、高生産速度を実現する
のは困難である。
の充満したダイ内で補強繊維をしごいて強引に含浸させ
る方法や熱可塑性樹脂の充満した高圧のダイ内で補強繊
維に含浸させる方法では、繊維束内の気体の逃げ道はダ
イの入口しかない。このため、含浸速度が比較的低速で
は問題にならないが、高速になると気体が抜ける抵抗が
大きくなり、しごいても十分含浸しなかったり、ダイ内
の必要圧力が高くなったりして、高生産速度を実現する
のは困難である。
【０００４】
【問題を解決するための手段】本発明は、連続補強繊維
に溶融熱可塑性樹脂を含浸する方法において、連続補強
繊維を減圧容器内に通して繊維束内の気体を減少させた
後、溶融熱可塑性樹脂を含浸させることを特徴とする熱
可塑性複合材料の製造方法である。
に溶融熱可塑性樹脂を含浸する方法において、連続補強
繊維を減圧容器内に通して繊維束内の気体を減少させた
後、溶融熱可塑性樹脂を含浸させることを特徴とする熱
可塑性複合材料の製造方法である。
【０００５】本発明に用いる連続繊維は、マトリックス
に用いる熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有する物で
あればよく、特に限定されない。好ましくは、カーボン
繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ＳｉＣ繊維、金属繊
維がよい。連続補強繊維はマルチフィラメントが好まし
く、そのフィラメント本数は５０〜２００００本程度、
より好ましくは２００〜１００００本がよいがこれに限
定されるものではない。
に用いる熱可塑性樹脂の融点より高い融点を有する物で
あればよく、特に限定されない。好ましくは、カーボン
繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ＳｉＣ繊維、金属繊
維がよい。連続補強繊維はマルチフィラメントが好まし
く、そのフィラメント本数は５０〜２００００本程度、
より好ましくは２００〜１００００本がよいがこれに限
定されるものではない。
【０００６】一方、マトリックスになる熱可塑性樹脂
は、溶融可能な樹脂であれば特に限定されず、要求され
る複合材料の特性に応じて選択すればよい。例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン及びそれらの共重合物や変
性物等のポリオレフィン系、ナイロン６、６６、４５、
１２等のポリアミド系、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系、熱可
塑性ポリウレタン等の熱可塑性エラストマー、ポリアセ
タール系、液晶ポリマー系、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン等である
がこれに限定されるものではない。このような樹脂の溶
融粘度は、要求される複合材料の特性に応じて選定すれ
ばよいが、良好な含浸性を得るためになるべく低いのが
好ましい。好ましくは、融点＋２０℃におけるゼロせん
断速度の溶融粘度が２００〜１００００ポイズ、さらに
好ましくは５００〜４０００ポイズであるがこれに限定
されるものではない。
は、溶融可能な樹脂であれば特に限定されず、要求され
る複合材料の特性に応じて選択すればよい。例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレン及びそれらの共重合物や変
性物等のポリオレフィン系、ナイロン６、６６、４５、
１２等のポリアミド系、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系、熱可
塑性ポリウレタン等の熱可塑性エラストマー、ポリアセ
タール系、液晶ポリマー系、ポリフェニレンサルファイ
ド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン等である
がこれに限定されるものではない。このような樹脂の溶
融粘度は、要求される複合材料の特性に応じて選定すれ
ばよいが、良好な含浸性を得るためになるべく低いのが
好ましい。好ましくは、融点＋２０℃におけるゼロせん
断速度の溶融粘度が２００〜１００００ポイズ、さらに
好ましくは５００〜４０００ポイズであるがこれに限定
されるものではない。
【０００７】図１は本発明に用いられる好適な製造装置
の一例の断面図である。図１において、連続補強繊維１
は減圧するためのシール部２を通り減圧容器３に入る。
減圧容器３の真空到達度は０．０１〜３００Ｔｏｒｒ程
度、好ましくは０．１〜１００Ｔｏｒｒがよい。該減圧
容器内で連続補強繊維束内に含まれる気体が減少された
後に、樹脂と減圧部とのシール部４を通って溶融樹脂室
５に入り連続補強繊維に樹脂が含浸されて、樹脂シール
部６を通り外部へ引き出される。減圧部分は一段である
必要はなく、図２の様に数段にて減圧してもよい。
の一例の断面図である。図１において、連続補強繊維１
は減圧するためのシール部２を通り減圧容器３に入る。
減圧容器３の真空到達度は０．０１〜３００Ｔｏｒｒ程
度、好ましくは０．１〜１００Ｔｏｒｒがよい。該減圧
容器内で連続補強繊維束内に含まれる気体が減少された
後に、樹脂と減圧部とのシール部４を通って溶融樹脂室
５に入り連続補強繊維に樹脂が含浸されて、樹脂シール
部６を通り外部へ引き出される。減圧部分は一段である
必要はなく、図２の様に数段にて減圧してもよい。
【０００８】又、シール方法としては、ロールによるニ
ップ方法や、弾性を有する材料で連続補強繊維を両側か
ら挟む方法等を用いてもよいが、好ましくは連続補強繊
維の断面積より若干大きいスリット部を通すことにより
シールする方法がよい。このとき、連続補強繊維へのダ
メージや張力を考慮してシール部の形状を決定する必要
がある。供給される連続補強繊維としては、公知の開繊
手段により単繊維レベルに分離され、繊維束内の気体が
抜けやすくされていることが好ましいが、この限りでは
ない。
ップ方法や、弾性を有する材料で連続補強繊維を両側か
ら挟む方法等を用いてもよいが、好ましくは連続補強繊
維の断面積より若干大きいスリット部を通すことにより
シールする方法がよい。このとき、連続補強繊維へのダ
メージや張力を考慮してシール部の形状を決定する必要
がある。供給される連続補強繊維としては、公知の開繊
手段により単繊維レベルに分離され、繊維束内の気体が
抜けやすくされていることが好ましいが、この限りでは
ない。
【０００９】
【発明の効果】このように、連続補強繊維を減圧容器に
通して、連続補強繊維束内の気体をあらかじめ減少して
から樹脂を含浸させることにより、連続補強繊維束内の
気体が溶融樹脂室外へでるための抵抗を減少させること
ができる。このことにより、連続補強繊維と溶融熱可塑
性樹脂の含浸性の向上及び高生産速度が得られる。
通して、連続補強繊維束内の気体をあらかじめ減少して
から樹脂を含浸させることにより、連続補強繊維束内の
気体が溶融樹脂室外へでるための抵抗を減少させること
ができる。このことにより、連続補強繊維と溶融熱可塑
性樹脂の含浸性の向上及び高生産速度が得られる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらに何ら限定されるものではない。尚、実施
例中の含浸度とは全補強繊維の単糸本数に対する、樹脂
で５０％以上濡れている補強繊維の単糸本数の割合を意
味し、５０％以上濡れているとは、単糸の円周の半分以
上が濡れていることを意味する。含浸度の測定方法とし
ては、得られた複合材料の断面写真を適正な倍率で撮影
し、その写真上に透明フイルムを添付後、樹脂で５０％
以上濡れている補強繊維上に点を打ち、このフイルムを
画像処理装置を用いて点の数を数え、上記の定義に従い
算出した。
発明はこれらに何ら限定されるものではない。尚、実施
例中の含浸度とは全補強繊維の単糸本数に対する、樹脂
で５０％以上濡れている補強繊維の単糸本数の割合を意
味し、５０％以上濡れているとは、単糸の円周の半分以
上が濡れていることを意味する。含浸度の測定方法とし
ては、得られた複合材料の断面写真を適正な倍率で撮影
し、その写真上に透明フイルムを添付後、樹脂で５０％
以上濡れている補強繊維上に点を打ち、このフイルムを
画像処理装置を用いて点の数を数え、上記の定義に従い
算出した。
【００１１】実施例１ 図１に示すような含浸装置を用いて連続補強繊維と溶融
熱可塑性樹脂との含浸をおこなった。減圧容器内の真空
到達度は２０Ｔｏｒｒであった。このときのシール部２
のスリットは幅３mm、高さ０．１８mm、長さ１０mmであ
り、シール部４のスリットは幅３mm、高さ０．１８mm、
長さ５mmであった。
熱可塑性樹脂との含浸をおこなった。減圧容器内の真空
到達度は２０Ｔｏｒｒであった。このときのシール部２
のスリットは幅３mm、高さ０．１８mm、長さ１０mmであ
り、シール部４のスリットは幅３mm、高さ０．１８mm、
長さ５mmであった。
【００１２】連続補強繊維はガラス繊維を使用した。こ
のガラス繊維は、単糸径１３．３μｍ、フィラメント本
数１６００本、５７５テックスのダイレクトロービング
である。一方、熱可塑性樹脂はナイロン６を用いた。含
浸速度は２０ｍ／min とした。得られた線材は６０％の
含浸度を有していた。
のガラス繊維は、単糸径１３．３μｍ、フィラメント本
数１６００本、５７５テックスのダイレクトロービング
である。一方、熱可塑性樹脂はナイロン６を用いた。含
浸速度は２０ｍ／min とした。得られた線材は６０％の
含浸度を有していた。
【００１３】比較例１ 図１の装置において真空到達度を４００Ｔｏｒｒとし、
他は実施例１と全く同じ条件で連続補強繊維と溶融熱可
塑性樹脂との含浸を行った。得られた線材の含浸度は３
４％であった。
他は実施例１と全く同じ条件で連続補強繊維と溶融熱可
塑性樹脂との含浸を行った。得られた線材の含浸度は３
４％であった。
【００１４】比較例２ 図１の装置において真空到達度を０．００１Ｔｏｒｒと
し、他は実施例１と全く同じ条件で連続補強繊維と溶融
熱可塑性樹脂との含浸を行ったが、シール部の抵抗が大
きく連続補強繊維が含浸中に切断してしまった。
し、他は実施例１と全く同じ条件で連続補強繊維と溶融
熱可塑性樹脂との含浸を行ったが、シール部の抵抗が大
きく連続補強繊維が含浸中に切断してしまった。
【図１】本発明に従う態様の一実施例の装置の略式断面
図である。
図である。
【図２】本発明に従う態様における複数の減圧容器を用
いた場合の一略式例図である。
いた場合の一略式例図である。
１ 補強繊維 ２ 減圧シール部 ３ 減圧容器 ４ 減圧部と樹脂間のシール部 ５ 溶融樹脂 ６ 樹脂シール部 ７ 押出機 ８ 押出機のスクリュー ９ 減圧容器（複数の場合） １０ 溶融樹脂含浸部
Claims (1)
- 【請求項１】 連続補強繊維を減圧容器内に通して繊維
束内の気体を減少させた後、溶融熱可塑性樹脂を含浸さ
せることを特徴とする熱可塑性複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4076214A JPH05237840A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 熱可塑性複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4076214A JPH05237840A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 熱可塑性複合材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05237840A true JPH05237840A (ja) | 1993-09-17 |
Family
ID=13598928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4076214A Pending JPH05237840A (ja) | 1992-02-27 | 1992-02-27 | 熱可塑性複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05237840A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004041454A1 (de) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Bauer, Gerhard, Dipl.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines plattenförmigen Elementes aus einem Fasermaterial und aus thermoplastischem Material, sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mehrschichtigen Sandwich-Leichtbauplatte |
| JP2012016857A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Toray Ind Inc | シート状プリプレグの製造方法および装置 |
| DE102010007491B4 (de) * | 2010-02-09 | 2020-03-05 | thermoPre Engineering GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung thermoplastischer Prepregs |
-
1992
- 1992-02-27 JP JP4076214A patent/JPH05237840A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004041454A1 (de) * | 2004-08-27 | 2006-03-02 | Bauer, Gerhard, Dipl.-Ing. | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines plattenförmigen Elementes aus einem Fasermaterial und aus thermoplastischem Material, sowie Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer mehrschichtigen Sandwich-Leichtbauplatte |
| DE102010007491B4 (de) * | 2010-02-09 | 2020-03-05 | thermoPre Engineering GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung thermoplastischer Prepregs |
| JP2012016857A (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-26 | Toray Ind Inc | シート状プリプレグの製造方法および装置 |
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