JPH05505775A - 流動層に繊維を含浸する方法及び装置 - 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】 流動層に繊維を含浸する方法及び装置 本発明は、繊維の連続含浸方法及びその含浸装置に関する。

繊維を溶融状態のポリマーに通すこと、繊維をポリマーを含む液体溶液又は懸濁 液に通すこと、繊維を気体中の粉末ポリマーの懸濁に通すことのような異なる方 法によって繊維を連続的に含浸する方法はすでに公知である。

そのような操作の後、ポリマーを繊維への浸透及び成形操作を可能にする状態に する加熱処理が行われる。

現在、最初の２つの方法は、特にポリマーが熱可塑性である場合、以下の欠点、 その後不拘−な含浸となり、従って特にエージングにより並みの特性になる、加 熱処理の間の繊維の不均一被覆、ポリマーを溶液又は懸濁液に入れるために用い られた液体を排除する必要性、この排除は、所望により回収装置又は循環装置と 組み合わせた適当な加熱装置によってのみ行われる、繊維とポリマーマトリック スの間の良好な接着、従って良好な機械特性に有害な気孔の形成及び残留の微量 な液体の除去の困難さ、ポリマー及び繊維のそれぞれの重量及び体積比の微妙な 調節、現在、そのような調節は、繊維の連続含浸方法の操作の決定要因である。

を少なくとも１つ存する。

繊維を気体中の粉末ポリマーの懸濁に通すことによる含浸方法は懸濁の特性によ って２つの範嗜、すなわちエーロゾル 流動層 に分けなければならない。

粉末の粒子もしくは微粒子が気体連続体に分散されたこの懸濁の２つの形状は特 有の特性を有する。特に、流動層は容器内の液体と同様の水平な上表面を有する 。それが占める体積に対する流動層の濃度は、液体と同様意味がなく、エーロゾ ルとは異なる。

流動層中ての繊維の含浸は、液体懸濁液中の含浸の際に繊維により取り込まれる ポリマー重量及び体積比の調節に関しいくつかの欠点を有する。この比は、独立 にもしくは同時に溶液、液体懸濁液もしくは流動層中の浸漬時間、溶液もしくは 液体懸濁液の濃度、 取り込まれた過剰のポリマーの排除に用いられる装置の効率の関数である。

浸漬時間を変えることが必要な場合、通常、通過する速度が変化しない場合に改 良されなければならないのは含浸媒体中の繊維の軌道の形態であり、比の一定の 保持は含浸媒体のポリマーの濃度及び均一性によってきまる。流動層の形成は理 論的にすべての粉末について可能であるが、実施上の困難性が生ずる。

ノボラックフェノール樹脂のようなとても細かい粉末及び固まりであるポリマー は流動化が不十分てあり、液体により処理される又は加えられた液体を数パーセ ント有する（これは粉末熱硬化性プラスチックスには一般的な操作である）粉末 ポリマーは流動化せず又は液体懸濁液もしくは溶液に入れられない。

一方、流動化困難な粉末は最初の配合もしくは粒度を変えずに固体エーロゾル懸 濁に入れられる。

含浸媒体としてエーロゾル懸濁を用いる公知の方法は濃度を調節し、繊維によっ て取り込まれるポリマーの量を調節する装置を提供する。

この方法はすべて、エーロゾル懸濁及びポリマーの含浸室内の濃度を関連づける 調節を必要とする。この調節は繊維及びポリマーのタイプの変化ごとに及び捕捉 条件によって再び行わねばならない。この調節を必要とするエーロゾル媒体中の この含浸方法のうち、含浸媒体を全く別の流動層へ移すことによって固体エーロ ゾル懸濁を発生するものがある。捕捉されない固体エーロゾル部分の流動層への 循環は調節の必要性を排除しない。

従って、特定の調節を必要とせずそしてとても均一な含浸を可能にする粉末を用 いる繊維を含浸する方法を有することが望ましい。

さらに、高速及び低コストでこの含浸を行い得ることが望ましい。

本願の主題は、ポリマー粉末を用いて、固体エーロゾルに循環されている繊維を 連続的に含浸する方法であって、前記固体エーロゾルが接地された流動化容器の 流動層により発生され、流動層を構成する粒子が粉末粒子に電荷を与え、前記固 体エーロゾルが単位時間あたり繊維を含浸するに望ましいように新しい粉末粒子 の供給によって提供され、そしてあらかじめ導入されているが繊維に含浸されて いない粉末粒子のすべてが新しい粉末粒子の供給流速を変えずに流動層に連続的 に再び導入されることを特徴とする方法である。

この繊維は、連続法に関する限り、通常長く、例えば糸、フィラメントもしくは 紡糸の形状である。

用いられるポリマーはあらゆるタイプ、例えば熱硬化性又は熱可塑性であってよ い。それは粉末形状である。この粉末の粒度は、例えば３５０μｍ以下であるが 、好ましくは２５０μｍ以下である。

含浸される繊維はあらゆるタイプであってよいが、繊維の含浸はそれを強化する ためのものであり、前記繊維は好ましくはそれ自身強度が高く、例えばガラス、 カーホンもしくはアラミド繊維、例えばケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）である。

この繊維は例えば紡糸又はリボンの形状である。

この繊維か循環されるエーロゾルは、前記繊維が循環するチャンバー内で発生す る。このチャンバーは、以下に示すように、用いられる装置によって、開放タイ プ又は密閉タイプのいずれてもよい。

固体エーロゾルは対応する液体の蒸気と同様のものであり、すなわち、エーロゾ ルは有効な体積を占める。従って、通常固体粒子のその濃度によって規定される 。

本発明に係るポリマー粒子は針形の形状を有するが、好ましくは球状である。球 状の形状である場合、その直径は好ましくは２５０μｍ未満である。

本発明の特性の１つにより、前記固体エーロゾルは特定の流動層により発生され る。

流動層は通常、流動化容器、空気透過性膜及び空気発生器を含む。

流動層は液体のように挙動し、従って水平な上表面を特徴とする。

流動層を構成する粒子を含む容器はあらゆる形状であってよく、例えば平行六面 体であるが、好ましくは円筒形であり、その下部に穴のある又は多孔性の空気透 過性膜、並びにあらゆるタイプの圧縮空気発生器（空気チャンバー）を含む。

この流動層は容器内に、所望によりレコーダーに接続した圧力センサー、好まし くは静圧力センサーを含んでいてもよい。

流動層を構成する粒子はあらゆる形状、例えばグレインもしくはスライバーであ ってよいか、好ましくは球状である。そのサイズは粉末の粒度及び密度によって きまる。例えばガラスピーズの場合、２０μｍ未満の平均直径を有するポリアミ ド粉末に対し、１００〜２００μｍの直径を有する。流動層を構成するガラスピ ーズは例えば、２５０μｍ未満の粒度を有するポリマーに対し８００〜１０００ μｍであってよく、厚い粉末に対し直径２ｍｍのビーズを用いてよい。

容器内のヒーズの充填量は、例えば約１００ｍｍの直径を有する円筒形容器及び ３００〜８００Ｌ／ｍｉｎの空気流速に対し８００〜１０００μｍのガラスピー ズが１４００ｇである。

本発明の特性の１つにより、流動化容器は接地される。

流動化容器の特性並びに流動層を構成する粒子の特性は含浸の質に影響を与える 。特に、黄銅容器及びガラスピーズを用いて興味深い結果が得られる。

こうして得られる固体エーロゾルは強力な負電荷を有する。これが、繊維の供給 の間に負に帯電される理由である。

通常、繊維は公知の方法により固体エーロゾルと反対の極に帯電される。

本発明による方法は連続法であり、従って３つの異なる相、組立て相、連続操作 相及び停止相が存在する。

組立て相の間、含浸は不均一であり、所定の時間の後、平衡が達成され、この相 のすへての間、上記の方法の操作パラメーターを変える必要はない。

本発明の特徴により、前記固体エーロゾルは単位時間あたり繊維を含浸するに望 ましい新しい粉末粒子の供給により提供される。例えば、１ｍ／ｍｉｎの繊維の 循環に対し、Ｉｇ／ｍの含浸を望む場合、Ｉｇ／ｍｉｎの新しい粉末粒子が流動 相の中間を介して提供される。この新しいポリマー粉末の供給はあらゆる手段、 例えば空気圧インジェクターに接続した投与スケールによって行ってよい。

上記の方法の他の特徴により、導入されるが繊維に含浸されないすべての粉末粒 子は連続的に流動相に循環され、この操作は新しい粉末粒子の供給流速を変えな いて行われる。この導入は公知の装置、例えば循環に用いられる装置で行われ、 固定されていないポリマーの再導入は新しいポリマーの供給に影響を与えないこ とが理解されるであろう。

固体エーロゾルが発生し、繊維が循環する容器はどのような形状、サイズ及び配 列であってよい。この容器は流動層によるエーロゾル発生器と接しており、すで に述べたように、固体エーロゾルは有効なすへての体積を占めている。

チャンバーは開放でも密閉でもよく、水平に又は垂直に配列されている。好まし くは、水平チャンバー、特に開放のエルトリエータに固定されたその長さに隣接 できるようなモジュールが用いられる。

エルトリエータのレバルにおいて、エーロゾルはその固体エーロゾル量を損失し 、固定されていない粒子は沈降し、流動層に戻り、又は固体エーロゾルの形状で 再発生し、こうして連続的に含浸されていないポリマー粒子が流動層に連続的に 再導入される。

そのような場合、流動層への含浸されていない繊維の再導入はエルトリエータ以 外の装置を必要としない。繊維の供給用の口を除き密閉されている容器も同様に 用いられ、水平にそして固体エーロゾルと通じて配列されている。

この場合、例えばチャンバーの底、Ｖ形セクションを有する下部から含浸されて いない粉末粒子を回収するため、及び流動層へ再導入するため、エンドレススク リュータイプ装置を用いてよい。

上記方法を実行するための好ましい条件において、その上端にエルトリエータを 含み、さらに前記ちゃんば−を２つに分ける壁を含む垂直チャンバーが用いられ る。この壁は例えばエルトリエータかの両方の半分において循環される。

そのような方法は、１００ｍ／ｍｉｎに達する供給速度において連続的な、均一 な含浸を可能にする。それは特に費用がかからず、このため時間、コスト及び不 良生成物の回収にかかる節約が大きい。　゛本発明に係る有利な装置は、所望に より流量計、例えばダイアフラムにより調節され、円形部分の多孔質壁が備えら れ、はぼ同じ直径の、好ましくは黄銅製の接地された、流動層を構成する粒子、 例えばガラスピーズで満たされた円形の垂直容器（この容器は所望により多孔質 壁を含む）が備えられ、流動化のため圧力下空気が供給される空気チャンバー、 静圧力センサー、並びに層のほぼ半分における含浸粉末の射出用の装置を含み、 前記流動層容器には上部に向かって巻いている漏斗（エルトリエータ）で停止し ている長いシリンダーが備えられ、横の壁により２つの部分に分けられている。

この壁は流動層の表面から所定の距離にある。この装置はまた、漏斗を通り、分 離壁を通過し、次いてチャンバーの他の半分を通り漏斗に再び現れ、含浸チャン バーに降りる繊維の循環を可能にする回収装置を含む。

地された流動化容器用の底を提供するほぼ水平な多孔質膜が取り付けられた空気 チャンバーを含み、前記容器は繊維を循環させる手段及び含浸されていない粒子 を流動層に再導入する手段を含むチャンバーと通じていることを特徴とする装置 である。

装置は欧州特許出願第０．２４６．１６７号に記載のもののように用いてよい。

好ましい条件において、上記の装置は黄銅流動化容器を含み、流動層を構成する 粒子はガラス製である。含浸チャンバーの配列は水平てあってよいが、好ましく は垂直である。後者の場合、チャンバーは存利には円筒形てあり、エルトリエー タが特に漏斗の形状で備えられている。前記チャンバーは有利には仕切りにより ２つのほぼ等しい部分に分けられている。これは垂直である。

図面において、垂直に配置され、また垂直な、接地され、流動層３を構成する粒 子を含む流動化容器２に接続され、下に向けられた漏斗の形状でエルトリエータ ６の上部に入るエーロゾルを発生させるため空気チャンバーに射出され、多孔質 壁５の穴を通る空気のため動く含浸チャンバーが示されている。

チャンバー１は垂直仕切り７により２つのほぼ等しい部分に分けられている。

また、繊維９の循環を可能にする回収手段８も示されている。ポリマー粉末の供 給は図式化されており、投与スケール１０を用い、繊維により取り込まれる粉末 の供給に等しい粉末の一定の供給が提供される。この粉末は圧縮空気１１により 流動層の内部に輸送される。

圧縮空気１２は空気チャンバー４に射出され、例えばダイヤフラムタイプの流量 計１３により調節される。

装置に、当業者に公知の例えば紡糸リール、繊維張力調節装置、赤外オーブン、 ロールミル、冷却層、容器が備えられるが、示されてはいない。

要約書 ポリマー粉末により繊維を連続的に含浸する方法において、前記繊維が流動層に より発生されるエーロゾル内に循環され、流動層を構成する粒子は粉末粒子を荷 電する方法。前記エーロゾルは単位時間あたり繊維を含浸するに望む新しい粉末 粒子により供給され、あらかじめ導入されているが繊維に含浸されていないすべ ての粉末粒子が新しい粉末粒子の供給流速を変えないで流動層に連続的に再導入 される。及び前記方法を実行するための装置。

国際調査報告 Ｄ１ｗ＋ｗｌｌａｓａｌ＾−”””　”’　ＰＣｒ／ＦＲ９１１００２０７国際 調査報告 Ｔｈ＋＋＋−１１ｓｌｓ　ｄ＋ｅ　ｐｕｍａ　ｌ５ｄｙ−−１−ｐｍｅｍ−−ｅ ｉｈ４ｋｍ　１−ｍ−−−−ＮｐｗＬＴ１ｗ□ｓ＋ｖｗｃ＊＋＋ａ−ｗａｍＥｘ −ｍＰｍｍ　ＯｌｌｗＥＤＰＩｄｌｅｍ　１７１１１７７９１〜Ｅ１ｖ嘩９電− １Ｐａ＋ａｍ＋Ｏ１１％ｗ−ｍｍｅ＋ｎｙｋｍ−ｍ−１−「ｂｊ噛−ｗｌ−ｗｅ −ｄｅａｎｌｍ−−１−ｄ−ｉ・ｉ■喝喧|−し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固体エーロゾル中に循環されている繊維をポリマー粉末を用いて連続的に含 浸する方法において、前記固体エーロゾルが接地された流動容器の流動層により 発生され、流動層を構成する粒子が粉末粒子を荷電し、前記固体エーロゾルが単 位時間あたり繊維を含浸するに望ましいような新しい粉末粒子の供給により提供 され、あらかじめ導入されているが繊維に含浸されていないすべての粉末粒子が 新しい粉末粒子の供給流速を変えないで流動層に連続的に再導入されることを特 徴とする方法。 ２．流動化容器が黄銅であり、流動層がガラスビーズにより形成されている、請 求項１記載の、ポリマー粉末を用いて繊維を連続的に含浸する方法。 ３．請求項１又は２記載の方法を実行するための装置であって、空気透過性であ り流動層（３）を構成する粒子を含む接地された流動化容器（２）用の底を提供 するほぼ水平な多項質膜を備えた空気チャンバー（２）を含み、前記容器が繊維 （９）用の循環手段（８）及び流動層へ含浸されていない粒子を再導入する手段 を含むチャンバー（１）と通じていることを特徴とする装置。 ４．流動化容器が黄銅であり、流動層がガラスビーズにより形成されている、請 求項３記載の装置。 ５．チャンバーが垂直チャンバーである、請求項３記載の装置。