JPH05507675A - フィラメントストランドの含浸法 - 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】 本発明は、含浸が繊維形成操作中に行われる場合の高度に増量された（ｌｏａｄ ｅｄ）含浸繊維ストランドの製造法に関する。本発明の更に特別な局面の一つに 於いて、本発明は熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂粉末含浸ガラス繊維ストラン ドの製造法に関する。

背景技術 粉末樹脂による繊維含浸の概念は公知である。長年にわたって、その工業は種々 の熱可塑性または熱硬化性ポリマー粉末で含浸された糸またはロービング（プレ プレグ）を製造するために異なる技術を使用していた。一つの既知の方法はフィ ラメント（ガラス繊維、炭素繊維またはアラミド（商標）繊維）の束を粉末熱可 塑性樹脂の流動床に通す。これらのフィラメントは、樹脂がフィラメントにより 付着し得るように異なる手段により分離して保たれる。

別の方法は、糸または粉末のいずれかに静電荷を生じることにより糸またはロー ビングへのポリマー粉末の接着を達成する。粉末を糸に接着する別の方法は機械 的手段による。短歯コーム、固定または回転のロッドまたはバー等が糸を分離し 、その結果、粉末がフィラメントに侵入し得る。更に別の方法は、繊維が成形法 で使用される前に粉末を繊維に保持する試みで、粉末が繊維に侵入した後にロー ビングを可撓性ポリマースリーブで外装する。その他の別法は、粉末をストラン ドに保持するために粉末含浸ストランドを硬質リボンに融着する。

更に別の方法は、フィラメントをフィラメントより低い融点を有する乾燥熱可塑 性樹脂粉末の床に押出すことによりブツシュから直接に繊維強化熱可塑性樹脂材 料を製造する。粉末はフィラメントに粘着し、その結果、フィラメントが未だ分 離している間に含浸が行われる。これらのフィラメントはグラニユールに切断さ れる必要があり、または加熱ダイに直接供給される必要がある。

これらの全ての方法は、ストランドの乾式含浸、続いて成る種の後処理という同 じ原理に基いている。夫々の方法はその問題を有する。例えば、サイジングまた は更に別の処理をしないブレーン含浸ストランドは通常成形の前に含浸粉末の多 くを損失し、一方、可撓性スリーブは典型的に成形部分中に樹脂に富み、ガラス の不十分な領域を生じ、また硬質リボンは加工し難い。

更に、フィラメントが前もって束に集められ、または接着された後に熱可塑性ま たは熱硬化性樹脂粉末がフィラメントの束の間に置かれる場合に問題が生じる。

束中のフィラメントは分離または“非接着“される必要があり、しばしば良好に “湿潤”される必要があり、さもないとフィラメント間の樹脂の分散が得られな い。どちらかといえば、樹脂は最終射出成形製品中で束のまわりにシースまたは 被覆物を形成し、これらのガラスの束が無傷のまま残り、良好な分散が得られな ストランドを熱可塑性または熱硬化性樹脂で含浸する方法（これは非水性溶剤、 流動床、及び時間を浪費する押出技術もしくは熱可塑性または熱硬化性樹脂を繊 維に適用するその他の危険な方法を排除する）が使用し得る場合には、かなりの 時間及び費用が節減される。本発明は、その目的に関するものである。

発明の開示 本発明は、ストランドの含浸が繊維形成プロセス中に行われる高度に増量された 含浸繊維ストランドの製造法に関する。これは、繊維をストランドに集める前に 粉末ポリマー樹脂スラリーを使用してストランドを含浸することにより達成され る。続いて、含浸ストランドは乾燥されて水を除去でき、そして硬化または固化 されて繊維の表面に沿って粉末粒子を付着し得る。含浸ストランドの加熱は繊維 への溶融粉末の融着（接着）を可能にする。本法はドクターブレードを改良した 通常のロールアプリケーターまたは確実供給式（ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｆｅｅｄ） スロットアプリケーターを使用して本発明を実施し得る。

発明を実施するための最良の方法 本発明は、フィラメント形成操作中に熱可塑性または熱硬化性ポリマーで予備含 浸された糸またはストランド（フィラメントの束）の改良された製造法に関する 。本発明の方法は通常のロール適用法または確実供給式スロットアプリケーター を使用して実施し得る。ガラスフィラメント、炭素フィラメント、アラミドポリ エステルフィラメントまたはポリエチレンフィラメントだけでなく、その他の既 知の繊維またはこれらの繊維のハイブリッド組み合わせが、本発明の方法により 含浸し得る好適な繊維である。

一般に、その方法は、キャリヤー溶剤、通常水、カップリング剤、結合剤または フィルム形成材、及び増粘剤またはレオロジー改質剤を含むサイズ組成物の配合 を伴う。マトリックス熱可塑性または熱硬化性樹脂粉末がサイジング中に分散さ れてスラリーを生成する。

あらゆる好適なカップリング剤が本発明の成功した実施に使用し得る。カップリ ング剤はマトリックス樹脂間の接着を生じ、強度の発生及びスラリー中のマトリ ックス樹脂の保持を与えるように作用する。好適なカップリング剤の一つの例は シランである。シランは、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（商 品名“Ａ−１１００”としてユニオン・カーバイド社から市販されている）を含 むオルガノシランである。カップリング剤はスラリー混合物の約０．０５〜約５ 重量％の範囲の量で含まれる。

あらゆる好適な結合剤が使用し得る。結合剤またはフィルム形成材は本発明の方 法中のフィラメントの取扱及び加工を助ける。好適な結合剤またはフィルム形成 材は、例えば、エポキシ、ポリエステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコー ル、アクリル、または熱可塑性もしくは熱硬化性樹脂粉末粒子を水の蒸発後に繊 維に結合する能力を有する薬品もしくはそれ自体で粒子をスラリー中に懸濁し、 続いてそれ自体で繊維に結合する薬品である。結合剤はスラリー混合物の約０． ５〜約５重量％の範囲の量で含まれる。

あらゆる好適な増粘剤が使用し得る。増粘剤は、熱可塑性または熱硬化性樹脂粉 末粒子が繊維に移動するようにレオロジー改質剤として作用する。増粘剤を使用 しないと、粉末粒子は、キャリヤー溶剤が繊維から去る間にアプリケーターのロ ールに残って留まることがある。その結果はアプリケーターロール上の粉末の迅 速な付着であり、これは順に繊維破損を生じる。

本発明の方法は、粉末に製造または縮小し得るあらゆる熱可塑性または熱硬化性 樹脂、例えば、ポリ塩化ビニル、ＰＶＣ、ＣＰＶＣ、ポリエチレン、ポリプロピ レン、ナイロン、ポリ（ブチレンテレフタレート）　ＰＢＴ　、またはポリ（エ チレンテレフタレート）　ＰＥＴ　、ポリエステル、または固形エポキシドの含 浸に有益である。また、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ ）またはポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）の如き高性能材料が使用し得る。

熱可塑性または熱硬化性樹脂は微細な粒子の形態でサイジング中に分散される。

好ましい実施態様では、粉末粒子のサイズは約５〜５０ミクロンであり、約１０ 〜３０ミクロンであることが更に好ましい。本発明の方法によれば、樹脂粉末は 最終プレプレグ糸またはストランドの約５〜約５０重量％の範囲の量でフィラメ ントに適用し得る。

本発明の方法によれば、サイジング混合物は熱可塑性または熱硬化性樹脂粉末粒 子をスラリー中に懸濁する。得られるスラリーは繊維形成操作中に繊維に適用さ れるのに充分に液体である。夫々の繊維は、繊維が形成される際にスラリー混合 物により被覆され、即ち、通常のサイズ組成物が典型的に適用されるそれらの形 成の場所（例えば、ブツシュと繊維がパッケージとして巻かれるスピンドルの間 ）の付近で被覆される。一つの実施態様では、連続繊維がブツシュから出て、ス ラリー混合物中に浸漬され、スラリー混合物で含浸される。高度に増量された熱 可塑性または熱硬化性樹脂繊維は、その後、水を蒸発または除去するために乾燥 される。次いで含浸ストランドは、結合剤またはフィルム形成材を固化するため に硬化される。硬化または固化は、繊維の表面に沿って粉末粒子を“接着”する 。

熱可塑性樹脂粉末が使用される場合、得られる含浸ストランドは、その後、加熱 されて溶融熱可塑性ポリマーを融着させ得る。室温で固体である熱硬化性樹脂粉 末は通常ヒートセット工程を必要としない。

導電性ロービングを製造するのに有益な金属充填剤の如き有機または無機粒状物 がまた熱可塑性または熱硬化性ポリマー粉末粒子と共に使用し得ることが、また 本発明の方法の意図される範囲内にある。これらの充填剤は、夫々の粉末粒子が ポリマー及び充填剤を含むように予備混合でき、またはスラリーに粉末として別 個に添加し得る。

得られる含浸ストランドは、乾燥の前または後に、細断されて射出成形の如き操 作に使用し得る。連続の熱可塑性または熱硬化性樹脂含浸ストランドはフィラメ ント巻きまたは引抜成形されて熱可塑性または熱硬化性樹脂繊維強化最終用途製 品を得ることができる。

工業上の利用可能性 以上、本発明を充分に詳しく説明するが、以下の記載は本発明を更に例示するこ とを目的とする。下記の熱可塑性樹脂スラリーを形成操作中にガラス繊維に適用 してプレプレグストラントの全重量に対して２３％の熱可塑性樹脂含量を得た。

次いでロービングをチューブまたはパイプに成形する。

組成及び範囲　例 ポリアミド粉末　３０〜５０％　オルガゾル（Ｏｒｇａｓｏｌ）１００２Ｄ　４ ０％ポリオキシエチレン　０．５〜５％　ポリオックス（Ｐｏｌｙｏｘ）ＷＳＲ ２０５１，２％カップリング剤　０．０５〜５％　Ａｌ１００　Ｏ，２％水　１ ００％までの残部　水　５８−６％ポリアミド熱可塑性樹脂粉末は５〜４０ミク ロンの平均粒径を有し、かつ８０メツシユ（更に好ましくは１１５メツシユ、最 も好ましくは２００メツシユ）のスクリーンにより保持される粒子を有しないこ とが好ましい。オルガゾル１００２０はアトケム（ＡＴＯＣＨＥＭＸフランス） から入手し得るナイロン６粉末である。ポリオックスＷＳＲ２０５は子ニオン・ カーバイド社から入手し得るポリエチレンオキサイドの商品名である。また、異 なる分子量、分子量分布または分岐度のその他のポリエチレンオキサイド、例え ば、１００．０００〜４．ｏｏｏ、　ｏｏｏの分子量を有するポリオツクスジリ ーズのいずれかが好適であり得る。Ａｌ１００はユニオン・カーバイド社から入 手し得るγ−アミノプロピルトリエトキシシランである。

スラリーを一旦一緒に混合し、連続ガラス繊維をスラリー混合物で被覆した。

次いで含浸ガラス繊維をストランドに集め、次いでストランドを巻取ボビンのま わりに巻取って実質的に円筒形のパッケージ（通常、“糸パツケージ”と称され る）を形成した。糸パツケージを乾燥して水を含浸ストランドから蒸発させ、次 いで硬化または固化して結合剤をして熱可塑性樹脂粉末粒子をガラス繊維の表面 に沿って“接着”させた。

実施例の配合を使用することによりつくられたプレプレグストランドから成形さ れた複合材料は、競合製品の性質よりも優れた性質を示す。

以上から、種々の改良が本発明になし得ることが明らかである。しかしながら、 このような改良は本発明の範囲内にあると考えられる。

要　約　書 ストランド製造中のフィラメントのストランドを熱可塑性または熱硬化性ポリマ ー粉末粒子で含浸する方法が開示される。その方法は、フィラメントのストラン ドを形成する工程、フィラメントを分離して保持する工程：フィラメントを、粉 末粒子を含む水性スラリーで含浸する工程、及びフィラメントを乾燥して水を除 去し、粉末粒子で含浸されたストランドを製造する工程を含む。粉末粒子は含浸 ストランドの重量を基準として約５〜５０重量％の量でストランドに存在する。

本発明の方法によりスラリーで被覆されたガラ又繊維は熱可塑性樹脂粉末による 含浸に適する。

国際ｖ４査報告　ＭＹ／Ｉｌｌ；　Ｑｌ／ｎＦ’＋Ｑ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．繊維形成プロセス中にガラス繊維フィラメントを熱可塑性強化樹脂で含浸し て熱可塑性強化樹脂含浸ストランドを形成する方法であって、複数のガラス繊維 フィラメントを形成する工程；フィラメントを分離して保持する工程；フィラメ ントを、水、３０〜５０重量％の熱可塑性強化樹脂粉末、０．０５〜５．０重量 ％のオルガノシランカップリング剤、及び０．５〜５．０重量％のフィルム形成 材を含む水性スラリーで含浸する工程；含浸フィルムを集めてストランドにする 工程；ストランドを乾燥して水を除去し、熱可塑性強化樹脂粉末で含浸されたス トランドを製造する工程；及び 含浸ストランドを乾燥工程中で硬化して熱可塑性強化樹脂粉末をフィラメントに 結合する工程 を含むことを特徴とする熱可塑性強化樹脂含浸ストランドの形成方法。
2. ２．スラリーが金属粉末粒状物を含む請求の範囲第１項に記載の方法。
3. ３．熱可塑性樹脂粉末がポリアミド粉末である請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．水性スラリーがレオロジー改質剤を更に含む請求の範囲第１項に記載の方法 。
5. ５．スラリーがフィルム形成材としてポリエチレンオキサイドを含む請求の範囲 第４項に記載の方法。