JPH06240070A - 熱成形可能な繊維強化複合材料、その製造法及びその使用 - Google Patents
熱成形可能な繊維強化複合材料、その製造法及びその使用Info
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- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
- B29K2105/10—Cords, strands or rovings, e.g. oriented cords, strands or rovings
- B29K2105/101—Oriented
Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱成形可能な繊維強化複合材料およびその製
造法を提供する。 【構成】 熱成形可能な繊維強化複合材料は、個々のフ
ィラメント直径が７〜３０μｍのである一方向に整列し
た強化用繊維を５〜７０容量％含有し、このとき前記強
化用繊維は、個々のフィラメントの全表面を実質的に濡
らす熱可塑性のエラストマー変性ポリプロピレンのマト
リックスによって結合されている。エラストマー変性ポ
リプロピレンは、熱可塑性のエチレン−プロピレン−ジ
エンゴムおよび／またはエチレン−プロピレンゴムとポ
リプロピレンとの混合物からなるのが好ましい。強化用
繊維はガラスからなるのが好ましい。
造法を提供する。 【構成】 熱成形可能な繊維強化複合材料は、個々のフ
ィラメント直径が７〜３０μｍのである一方向に整列し
た強化用繊維を５〜７０容量％含有し、このとき前記強
化用繊維は、個々のフィラメントの全表面を実質的に濡
らす熱可塑性のエラストマー変性ポリプロピレンのマト
リックスによって結合されている。エラストマー変性ポ
リプロピレンは、熱可塑性のエチレン−プロピレン−ジ
エンゴムおよび／またはエチレン−プロピレンゴムとポ
リプロピレンとの混合物からなるのが好ましい。強化用
繊維はガラスからなるのが好ましい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エラストマー変性した
ポリプロピレンのマトリックスと強化用繊維とを含んだ
熱成形可能な複合材料に関する。
ポリプロピレンのマトリックスと強化用繊維とを含んだ
熱成形可能な複合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＥＰ特許第５６７０３号（ＩＣＩ）によ
れば、熱可塑性ポリマーと少なくとも３０容量％の平行
に整列させた強化用繊維とを含んだ熱変形性の繊維強化
複合材料が引抜成形プロセスによって得られている。該
方法では、従来の熱可塑性材料を繊維ストランドの含浸
に使用できるようにしなければならない。しかしなが
ら、該方法は、加工温度において高い粘度（１００Ｎｓ
／ｍ2以上）を有するポリマーに対してはもはや適切で
はない。なぜなら、引抜成形プロセスにおいて繊維スト
ランドをこうした溶融液で濡らすことは、特別の方策を
施さなければもはや不可能だからである。
れば、熱可塑性ポリマーと少なくとも３０容量％の平行
に整列させた強化用繊維とを含んだ熱変形性の繊維強化
複合材料が引抜成形プロセスによって得られている。該
方法では、従来の熱可塑性材料を繊維ストランドの含浸
に使用できるようにしなければならない。しかしなが
ら、該方法は、加工温度において高い粘度（１００Ｎｓ
／ｍ2以上）を有するポリマーに対してはもはや適切で
はない。なぜなら、引抜成形プロセスにおいて繊維スト
ランドをこうした溶融液で濡らすことは、特別の方策を
施さなければもはや不可能だからである。
【０００３】マトリックスがポリプロピレンから成り、
そして強化用繊維が例えばガラス繊維から成るような複
合材料が市販されている。これらの材料は、ペレットの
形態でも、連続フィラメントの形態でも入手することが
できる。これらの材料は経済的に製造することができ、
優れたリサイクル適性を有する。しかしながら残念なこ
とに、これらの材料はペイントに対する接着性がよくな
い。
そして強化用繊維が例えばガラス繊維から成るような複
合材料が市販されている。これらの材料は、ペレットの
形態でも、連続フィラメントの形態でも入手することが
できる。これらの材料は経済的に製造することができ、
優れたリサイクル適性を有する。しかしながら残念なこ
とに、これらの材料はペイントに対する接着性がよくな
い。
【０００４】例えば、自動車向け分野に、そして特に外
装材用の高荷重部品用に繊維強化複合材料を使用する場
合、塗料の接着性が良好であることが絶対に必要であ
る。塗装コストはできるだけ低く抑えなければならない
ので、複雑な予備処理工程や中間処理工程があるのは不
利である。
装材用の高荷重部品用に繊維強化複合材料を使用する場
合、塗料の接着性が良好であることが絶対に必要であ
る。塗装コストはできるだけ低く抑えなければならない
ので、複雑な予備処理工程や中間処理工程があるのは不
利である。
【０００５】したがって、マトリックスポリマーによっ
てできるだけ完全に繊維が濡らされ、良好な機械的特性
とリサイクル適性を有し、そしてさらにできるだけ良好
なペイント接着性が確実に得られるような熱成形可能な
繊維強化複合材料が求められている。
てできるだけ完全に繊維が濡らされ、良好な機械的特性
とリサイクル適性を有し、そしてさらにできるだけ良好
なペイント接着性が確実に得られるような熱成形可能な
繊維強化複合材料が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、良好な塗装適性を有する繊維強化複合材料を得る
ことにある。
的は、良好な塗装適性を有する繊維強化複合材料を得る
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、個々の
フィラメント直径が７〜３０μｍである一方向に整列し
た強化用繊維を５〜７０容量％含有した熱成形可能な繊
維強化複合材料が提供され、このとき前記強化用繊維
は、個々のフィラメントの全表面を本質的に濡らす熱可
塑性ポリマーのマトリックスによって結合されている。
本発明の複合材料は、前記熱可塑性ポリマーがエラスト
マーした変性ポリプロピレンであることを特徴とする。
フィラメント直径が７〜３０μｍである一方向に整列し
た強化用繊維を５〜７０容量％含有した熱成形可能な繊
維強化複合材料が提供され、このとき前記強化用繊維
は、個々のフィラメントの全表面を本質的に濡らす熱可
塑性ポリマーのマトリックスによって結合されている。
本発明の複合材料は、前記熱可塑性ポリマーがエラスト
マーした変性ポリプロピレンであることを特徴とする。
【０００８】このエラストマー変性ポリプロピレンは、
熱可塑性のエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤ
Ｍ）及び／又はエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）と
ポリプロピレンとの混合物又はブレンド物から成るのが
好ましい。
熱可塑性のエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤ
Ｍ）及び／又はエチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）と
ポリプロピレンとの混合物又はブレンド物から成るのが
好ましい。
【０００９】ＥＰＤＭ及び／又はＥＰＭの割合は、エラ
ストマー変性ポリプロピレンの重量を基準として２〜４
０重量％、好ましくは５〜３０重量％であることが一層
有利である。強化用繊維の個々のフィラメントの直径は
７〜２４μｍの範囲であるのが好ましい。強化用繊維の
割合は１５〜５０容量％であるのが好ましい。
ストマー変性ポリプロピレンの重量を基準として２〜４
０重量％、好ましくは５〜３０重量％であることが一層
有利である。強化用繊維の個々のフィラメントの直径は
７〜２４μｍの範囲であるのが好ましい。強化用繊維の
割合は１５〜５０容量％であるのが好ましい。
【００１０】強化用繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、アラミド繊維、金属繊維、セラミック繊維、及び／
又はポリマー材料で構成された他の十分に耐熱性のある
繊維などがある。
維、アラミド繊維、金属繊維、セラミック繊維、及び／
又はポリマー材料で構成された他の十分に耐熱性のある
繊維などがある。
【００１１】通常の充填剤、難燃剤、滑剤、有色顔料、
及び／又はエラストマー変性ポリプロピレンの処理にお
いて通常使用される他の助剤を、本発明の熱成形可能な
繊維強化複合材料に添加することができる。
及び／又はエラストマー変性ポリプロピレンの処理にお
いて通常使用される他の助剤を、本発明の熱成形可能な
繊維強化複合材料に添加することができる。
【００１２】本発明の繊維強化複合材料の大きな利点
は、例えば自動車外装材に使用されるペイントに対する
接着力が極めて高いという点にある。したがって、塗装
すべき部品表面のさらなる予備処理（例えば、火炎処
理、プラズマ処理、又はコロナ放電処理）は不要とな
る。
は、例えば自動車外装材に使用されるペイントに対する
接着力が極めて高いという点にある。したがって、塗装
すべき部品表面のさらなる予備処理（例えば、火炎処
理、プラズマ処理、又はコロナ放電処理）は不要とな
る。
【００１３】ポリプロピレンブレンド物の表面は無極性
なので、塗装プロセスが複雑になる。したがって、部品
を充分に清浄化することのほかに、良好なペイント接着
性を得るには通常、火炎処理、プラズマ処理、又はコロ
ナ放電処理等による追加の予備処理が必要となる〔Ｃ
ｈ．Ｇｒｕｎｅｒらによる「Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ８
２（１９９２）８０２」〕。ＥＰＤＭを高い割合で使用
すると、ある特定のペイントバインダーに対する接着力
が改良されるが、これと同時に機械的安定性が低下す
る。タルクを充填剤として使用するとペイントの接着性
が改良されるが（Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ ８２， ８
０３）、短いガラス繊維（０．５ｍｍ以下）を充填剤と
して使用するとペイントの接着性は改良されない。
なので、塗装プロセスが複雑になる。したがって、部品
を充分に清浄化することのほかに、良好なペイント接着
性を得るには通常、火炎処理、プラズマ処理、又はコロ
ナ放電処理等による追加の予備処理が必要となる〔Ｃ
ｈ．Ｇｒｕｎｅｒらによる「Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ８
２（１９９２）８０２」〕。ＥＰＤＭを高い割合で使用
すると、ある特定のペイントバインダーに対する接着力
が改良されるが、これと同時に機械的安定性が低下す
る。タルクを充填剤として使用するとペイントの接着性
が改良されるが（Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆｅ ８２， ８
０３）、短いガラス繊維（０．５ｍｍ以下）を充填剤と
して使用するとペイントの接着性は改良されない。
【００１４】本発明の複合材料においては、強化用繊維
は、その長さが実質的に０．５ｍｍ以上であり、実質上
互いに平行に配列されている。驚くべきことに、本発明
の複合材料は塗装することができ、そして塗装を行うの
に予備処理を必要としない。
は、その長さが実質的に０．５ｍｍ以上であり、実質上
互いに平行に配列されている。驚くべきことに、本発明
の複合材料は塗装することができ、そして塗装を行うの
に予備処理を必要としない。
【００１５】本発明の複合材料は、優れた接着特性と極
めて良好な機械的特性（例えば、高い剛性と靭性）とを
併せもっているので、リサイクルが可能であって且つ簡
単な方法での塗装が可能な強化プラスチック成形品を製
造するのに特に適している。したがって、例えばボディ
構造物においては、外観上の理由から、並びに耐引掻性
及び耐薬品性又は耐候性を高めるという理由から、塗装
可能な繊維強化プラスチック材料が求められている。
めて良好な機械的特性（例えば、高い剛性と靭性）とを
併せもっているので、リサイクルが可能であって且つ簡
単な方法での塗装が可能な強化プラスチック成形品を製
造するのに特に適している。したがって、例えばボディ
構造物においては、外観上の理由から、並びに耐引掻性
及び耐薬品性又は耐候性を高めるという理由から、塗装
可能な繊維強化プラスチック材料が求められている。
【００１６】本発明の複合材料はこれらの要件を充分に
満たすので、本発明によれば更に、これらの材料を塗装
可能な成形品の製造、特に自動車用構造物の製造に使用
することが提供される。
満たすので、本発明によれば更に、これらの材料を塗装
可能な成形品の製造、特に自動車用構造物の製造に使用
することが提供される。
【００１７】本発明の複合材料を、切断された形態にて
射出成形、ブロー成形、押出、プレス、又はこれらのプ
ロセスを組み合わせたものによって機械加工して、成形
品、例えばボディ部品を得ることができる。繊維を含ま
ない形態又は繊維強化した形態のポリプロピレン、ＰＰ
／ＥＰＤＭ又はＰＰ／ＥＰＭ、或いはこれらの成分の混
合物を、このプロセスにおいて添加することができる。
この場合において、短繊維による強化とは、長さが最高
０．５ｍｍの短繊維による強化を意味しているものとす
る。したがって、これらの繊維は明らかに、本発明の複
合材料の寸法より短く、そのペレット（したがってその
繊維）は少なくとも３ｍｍ、好ましくは少なくとも９ｍ
ｍの長さを有する。
射出成形、ブロー成形、押出、プレス、又はこれらのプ
ロセスを組み合わせたものによって機械加工して、成形
品、例えばボディ部品を得ることができる。繊維を含ま
ない形態又は繊維強化した形態のポリプロピレン、ＰＰ
／ＥＰＤＭ又はＰＰ／ＥＰＭ、或いはこれらの成分の混
合物を、このプロセスにおいて添加することができる。
この場合において、短繊維による強化とは、長さが最高
０．５ｍｍの短繊維による強化を意味しているものとす
る。したがって、これらの繊維は明らかに、本発明の複
合材料の寸法より短く、そのペレット（したがってその
繊維）は少なくとも３ｍｍ、好ましくは少なくとも９ｍ
ｍの長さを有する。
【００１８】さらに、本発明の複合材料が連続的リボン
の形で得られる場合は、本発明の複合材料から巻き取り
成形部品（wound molded parts）を製造することができ
る。
の形で得られる場合は、本発明の複合材料から巻き取り
成形部品（wound molded parts）を製造することができ
る。
【００１９】異なる組成をもった種々のエラストマー変
性ポリプロピレンブレンド物があり、これらは特に分子
量が異なり、したがって溶融粘度が異なる。本発明の複
合材料は、それ自体公知の方法によって、特に引抜成形
プロセスによってマトリックスポリマーと強化用繊維か
ら製造することができる。このような引抜成形プロセス
は、例えば、ＥＰ特許第５６７０３号に低溶融粘度に関
して開示されている。
性ポリプロピレンブレンド物があり、これらは特に分子
量が異なり、したがって溶融粘度が異なる。本発明の複
合材料は、それ自体公知の方法によって、特に引抜成形
プロセスによってマトリックスポリマーと強化用繊維か
ら製造することができる。このような引抜成形プロセス
は、例えば、ＥＰ特許第５６７０３号に低溶融粘度に関
して開示されている。
【００２０】本発明の熱成形可能な繊維強化複合材料を
製造する１つの方法においては、個々のフィラメント直
径が７〜３０μｍである多数の連続フィラメントをリボ
ンを形成するように平行に配列して張力を加え；溶融引
抜成形プロセスにおいて前記フィラメントリボンに溶融
エラストマー変性ポリプロピレンを含浸させ；前記フィ
ラメントリボンを少なくとも２つの加熱スプレダー表面
上で延伸する。本発明の方法においては、固化したフィ
ラメントリボン中の連続フィラメントの割合が５〜７０
容量％となるようにする。
製造する１つの方法においては、個々のフィラメント直
径が７〜３０μｍである多数の連続フィラメントをリボ
ンを形成するように平行に配列して張力を加え；溶融引
抜成形プロセスにおいて前記フィラメントリボンに溶融
エラストマー変性ポリプロピレンを含浸させ；前記フィ
ラメントリボンを少なくとも２つの加熱スプレダー表面
上で延伸する。本発明の方法においては、固化したフィ
ラメントリボン中の連続フィラメントの割合が５〜７０
容量％となるようにする。
【００２１】使用されるポリプロピレンブレンド物の溶
融粘度が高い場合（特に、低剪断速度での測定にて１０
５〜２５００Ｐａ．ｓの範囲の場合）、第１のスプレダ
ー表面に入ってくる際の連続フィラメントの延伸張力を
個々のフィラメント４０００本当たり５〜５０Ｎに調節
するのが有利である。この態様においては、高粘度にも
かかわらず、良好な濡れと含浸が達成される。本実施態
様の大きな経済的利点は、個々のフィラメントの濡れと
含浸を損なうことなく、スレッドリボン（ｔｈｒｅａｄ
ｒｉｂｂｏｎ）の速度を少なくとも３ｍ／分に増大さ
せることができるという点にある。含浸したフィラメン
トリボンを最後のスプレダー表面から引き取る間の延伸
張力が、個々のフィラメント４０００本当たり少なくと
も５０Ｎであれば、さらに有利である。
融粘度が高い場合（特に、低剪断速度での測定にて１０
５〜２５００Ｐａ．ｓの範囲の場合）、第１のスプレダ
ー表面に入ってくる際の連続フィラメントの延伸張力を
個々のフィラメント４０００本当たり５〜５０Ｎに調節
するのが有利である。この態様においては、高粘度にも
かかわらず、良好な濡れと含浸が達成される。本実施態
様の大きな経済的利点は、個々のフィラメントの濡れと
含浸を損なうことなく、スレッドリボン（ｔｈｒｅａｄ
ｒｉｂｂｏｎ）の速度を少なくとも３ｍ／分に増大さ
せることができるという点にある。含浸したフィラメン
トリボンを最後のスプレダー表面から引き取る間の延伸
張力が、個々のフィラメント４０００本当たり少なくと
も５０Ｎであれば、さらに有利である。
【００２２】このようにして得られた引抜成形材料を、
３〜１００ｍｍの長さ、特に１０〜５０ｍｍの長さのピ
ース（ペレット）に細分することができる。強化用繊維
の長さは、このようにして得られたペレットの長さに相
当する。
３〜１００ｍｍの長さ、特に１０〜５０ｍｍの長さのピ
ース（ペレット）に細分することができる。強化用繊維
の長さは、このようにして得られたペレットの長さに相
当する。
【００２３】１０５〜２５００Ｐａ．ｓの溶融粘度を有
するポリマーを使用して引抜成形プロセスにより複合材
料を製造する方法が、未公開のドイツ特許出願第Ｐ４２
２３２４１．４号（該特許出願を参照文献としてここに
引用する）の主題である。
するポリマーを使用して引抜成形プロセスにより複合材
料を製造する方法が、未公開のドイツ特許出願第Ｐ４２
２３２４１．４号（該特許出願を参照文献としてここに
引用する）の主題である。
【００２４】経済的な理由から、好ましい含浸速度は３
〜４０ｍ／分、特に好ましくは１０〜３０ｍ／分であ
る。溶融液の好ましい粘度は１３０〜２０００Ｐａ．ｓ
であり、特に好ましくは１３０〜５００Ｐａ．ｓであ
る。
〜４０ｍ／分、特に好ましくは１０〜３０ｍ／分であ
る。溶融液の好ましい粘度は１３０〜２０００Ｐａ．ｓ
であり、特に好ましくは１３０〜５００Ｐａ．ｓであ
る。
【００２５】含浸したフィラメントリボンを最後のスプ
レダー表面から引き取る際の延伸張力は、第１のスプレ
ダー表面に入り込む際の延伸張力より高く、好ましくは
個々のフィラメント４０００本当たり少なくとも５０Ｎ
である。
レダー表面から引き取る際の延伸張力は、第１のスプレ
ダー表面に入り込む際の延伸張力より高く、好ましくは
個々のフィラメント４０００本当たり少なくとも５０Ｎ
である。
【００２６】スプレダー表面の形状寸法は、スプレダー
表面と入ってくるリボンによって画定されるニップが溶
融液で満たされ、そして連続フィラメントの束が溶融液
のための供給開口と直接接触しないようなものであるの
が好ましい。溶融ポリマーの供給は、含浸装置の如何な
る所望の位置にても行うことができる（但し、繊維がこ
の位置に触れてはならない）。スプレダー表面は、波状
の形であるのが好ましい。含浸装置においては牽引性で
重なり合った圧力流れが生成し、この結果少なくとも
１．５バールの圧力（これにより含浸装置の完全な充填
が可能となる）が、最後のスプレダー表面と含浸装置の
出口開口との間に加えられる。
表面と入ってくるリボンによって画定されるニップが溶
融液で満たされ、そして連続フィラメントの束が溶融液
のための供給開口と直接接触しないようなものであるの
が好ましい。溶融ポリマーの供給は、含浸装置の如何な
る所望の位置にても行うことができる（但し、繊維がこ
の位置に触れてはならない）。スプレダー表面は、波状
の形であるのが好ましい。含浸装置においては牽引性で
重なり合った圧力流れが生成し、この結果少なくとも
１．５バールの圧力（これにより含浸装置の完全な充填
が可能となる）が、最後のスプレダー表面と含浸装置の
出口開口との間に加えられる。
【００２７】半製品中の繊維の容量比率は、フィラメン
トの速度に関して溶融ポリマーの供給速度を調節するこ
とによって変えることができる。さらに、余分な量の溶
融ポリマーは、有孔プレートを通して取り除くことがで
きる。
トの速度に関して溶融ポリマーの供給速度を調節するこ
とによって変えることができる。さらに、余分な量の溶
融ポリマーは、有孔プレートを通して取り除くことがで
きる。
【００２８】本発明の方法において必要とされる平行で
一方向に配向した多数のフィラメントから成る強化用フ
ィラメントは、引き取り力を調節しながら繊維ボビン
（ロービング）から巻き出される。この調節は、機械的
に、機械物理的に、電気的に、又は電子的に行うことが
できる。通常、直接加えるこの引き取り予備張力は、使
用されるロービングの種類や繊維の強度に応じて異なる
が、約１０〜２５Ｎの範囲である。
一方向に配向した多数のフィラメントから成る強化用フ
ィラメントは、引き取り力を調節しながら繊維ボビン
（ロービング）から巻き出される。この調節は、機械的
に、機械物理的に、電気的に、又は電子的に行うことが
できる。通常、直接加えるこの引き取り予備張力は、使
用されるロービングの種類や繊維の強度に応じて異なる
が、約１０〜２５Ｎの範囲である。
【００２９】この引き取り張力は、一度設定したらでき
るだけ一定に保持するのが有利である、ということが判
明した。
るだけ一定に保持するのが有利である、ということが判
明した。
【００３０】引き取り張力を機械的に一定に保持するの
に適した装置が、ドイツ実用新案登録出願第９ １０７
５１０．０号（Ｂｏｌｅｎｚ ＆ Ｓｃｈａｆｅｒ
Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉｋ ＧｍｂＨ）の主題で
ある。
に適した装置が、ドイツ実用新案登録出願第９ １０７
５１０．０号（Ｂｏｌｅｎｚ ＆ Ｓｃｈａｆｅｒ
Ｍａｓｃｈｉｎｅｎｆａｂｒｉｋ ＧｍｂＨ）の主題で
ある。
【００３１】予備張力は、必要に応じて、ボビンと含浸
装置との間に一対以上の張力用バーを挿入することによ
って増大させることができる。予備張力の時間依存性及
びロービング依存性が一定であることは、ここでは保証
されている。。
装置との間に一対以上の張力用バーを挿入することによ
って増大させることができる。予備張力の時間依存性及
びロービング依存性が一定であることは、ここでは保証
されている。。
【００３２】巻き（ｗｒａｐ）の角度を決めている張力
用バーの数、直径、及び位置を種々調節することによ
り、フィラメントの移送に必要とされる引き取り張力を
広い範囲内にて変えることができる。張力は、ブレーキ
システム、案内部材／コームの方向に、ボビンから第１
のスプレダー表面の前の案内バーまでさらに増大してい
く。フィラメントが濡れた後に、張力は（複合材料のた
めの巻き取り用ボビンの方向に）さらに増大する。
用バーの数、直径、及び位置を種々調節することによ
り、フィラメントの移送に必要とされる引き取り張力を
広い範囲内にて変えることができる。張力は、ブレーキ
システム、案内部材／コームの方向に、ボビンから第１
のスプレダー表面の前の案内バーまでさらに増大してい
く。フィラメントが濡れた後に、張力は（複合材料のた
めの巻き取り用ボビンの方向に）さらに増大する。
【００３３】溶融引抜成形プロセスにおいては、平行に
整列されて予備張力を受けている繊維が含浸装置、特に
含浸ダイに入っていく。処理量をアップさせるために、
繊維を予備加熱することができる。溶融物の処理温度の
１００Ｋ上下までの温度が適切であることが判明してい
る。フィラメントの加熱は、赤外線、接触、輻射、スチ
ーム、水、又は高温ガスによる予備加熱によって行うこ
とができる。
整列されて予備張力を受けている繊維が含浸装置、特に
含浸ダイに入っていく。処理量をアップさせるために、
繊維を予備加熱することができる。溶融物の処理温度の
１００Ｋ上下までの温度が適切であることが判明してい
る。フィラメントの加熱は、赤外線、接触、輻射、スチ
ーム、水、又は高温ガスによる予備加熱によって行うこ
とができる。
【００３４】繊維材料を含浸するための、スプレダー表
面を有する装置が知られている。米国特許第４，４３
９，３８７号は、複数の繊維ストランドが、異なった位
置（これらの位置は、材料の移送方向に連続的に配列さ
れている）にて、溶融ポリマーを満たした装置の内部に
向かって延伸され、そしてそこで溶融ポリマーで含浸さ
れる、という押出機装置を開示している。スプレダー表
面２１２、２１４、及び２１６は、この場合においては
溶融ポリマーによる繊維ストランドの濡れ性を改良す
る。
面を有する装置が知られている。米国特許第４，４３
９，３８７号は、複数の繊維ストランドが、異なった位
置（これらの位置は、材料の移送方向に連続的に配列さ
れている）にて、溶融ポリマーを満たした装置の内部に
向かって延伸され、そしてそこで溶融ポリマーで含浸さ
れる、という押出機装置を開示している。スプレダー表
面２１２、２１４、及び２１６は、この場合においては
溶融ポリマーによる繊維ストランドの濡れ性を改良す
る。
【００３５】本発明の方法を実施するのに非常に適した
装置が米国特許第４，９５７，４２２号に説明されてい
る。図１に示されている装置のエントリー部（１）にお
けるシケイン（ｂ）は、本発明の方法によれば使用しな
くても済む。
装置が米国特許第４，９５７，４２２号に説明されてい
る。図１に示されている装置のエントリー部（１）にお
けるシケイン（ｂ）は、本発明の方法によれば使用しな
くても済む。
【００３６】使用する含浸装置は、大気中の酸素の進入
とそれによるポリマーの熱酸化的な劣化を抑えられるよ
うに、実質的に閉じた系となっているのが好ましい。繊
維は、含浸装置の内部にて少なくとも３つのスプレダー
表面上で延伸されるのが好ましい。これらのスプレダー
表面は波状の形をとっている。
とそれによるポリマーの熱酸化的な劣化を抑えられるよ
うに、実質的に閉じた系となっているのが好ましい。繊
維は、含浸装置の内部にて少なくとも３つのスプレダー
表面上で延伸されるのが好ましい。これらのスプレダー
表面は波状の形をとっている。
【００３７】広めの含浸ダイを使用すれば、多数のフィ
ラメントリボンを得ることができる。スリットダイを使
用すると、濡れたフィラメントリボンを全部結合させて
単一のリボンを生成させることができ、そしてこれを艶
出ロールミルに供給することができる。スリットダイ
は、例えば０．１５〜５ｍｍ、特に０．４〜２ｍｍのス
リット高さを有することができる。ストランド部材は制
御されたロールシステムによって形状付けすることがで
き、例えば長方形、楕円形、又は円形等の断面を付与す
ることができる。
ラメントリボンを得ることができる。スリットダイを使
用すると、濡れたフィラメントリボンを全部結合させて
単一のリボンを生成させることができ、そしてこれを艶
出ロールミルに供給することができる。スリットダイ
は、例えば０．１５〜５ｍｍ、特に０．４〜２ｍｍのス
リット高さを有することができる。ストランド部材は制
御されたロールシステムによって形状付けすることがで
き、例えば長方形、楕円形、又は円形等の断面を付与す
ることができる。
【００３８】長さが最大５００ｍｍまでで（好ましくは
１００〜３２０ｍｍ）、厚さが０．２〜０．７ｍｍの連
続的な広めのリボン（テープ）、広範囲の寸法の形材
（２５×０．２５ｍｍ、５×０．４ｍｍ、及び２．５×
０．８ｍｍ等のフラットな形材；最大約５ｍｍまでの直
径の円状形材）、及び単一ストランドもしくはマルチス
トランド、あるいは最大５ｍｍまでの直径を有するスト
ランド〔切断して３〜１００ｍｍ（好ましくは１０〜５
０ｍｍ）の縦長形材にすることができる〕の形で半製品
を製造することができる。これらのストランドはさら
に、並行して単一の半製品として、あるいは多くの１５
０ストランドの形で製造することもできる。
１００〜３２０ｍｍ）、厚さが０．２〜０．７ｍｍの連
続的な広めのリボン（テープ）、広範囲の寸法の形材
（２５×０．２５ｍｍ、５×０．４ｍｍ、及び２．５×
０．８ｍｍ等のフラットな形材；最大約５ｍｍまでの直
径の円状形材）、及び単一ストランドもしくはマルチス
トランド、あるいは最大５ｍｍまでの直径を有するスト
ランド〔切断して３〜１００ｍｍ（好ましくは１０〜５
０ｍｍ）の縦長形材にすることができる〕の形で半製品
を製造することができる。これらのストランドはさら
に、並行して単一の半製品として、あるいは多くの１５
０ストランドの形で製造することもできる。
【００３９】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００４０】
【実施例１】Ｅガラス繊維（市販品，適合サイズ）のフ
ィラメントリボンを、高張力（個々のフィラメント４０
００本当たり２２Ｎ、第１のスプレダー表面に入ってく
る際に測定）を使用して２５５℃にて溶融ＰＰ／ＥＰＤ
Ｍ（ヘキストＡＧ社の押出ブレンド物ＰＰＴ８０２７）
と共に引抜成形した。溶融液の粘度は約７００Ｐａ．ｓ
であり、使用したＰＰ／ＥＰＤＭのＥＰＤＭ含量は約１
５重量％であった。生成物を灰化処理することにより、
ガラス含量は５１．２重量％であることがわかった。得
られた含浸繊維ストランドを切断して、長さ１０ｍｍの
小片（ペレット）にした。
ィラメントリボンを、高張力（個々のフィラメント４０
００本当たり２２Ｎ、第１のスプレダー表面に入ってく
る際に測定）を使用して２５５℃にて溶融ＰＰ／ＥＰＤ
Ｍ（ヘキストＡＧ社の押出ブレンド物ＰＰＴ８０２７）
と共に引抜成形した。溶融液の粘度は約７００Ｐａ．ｓ
であり、使用したＰＰ／ＥＰＤＭのＥＰＤＭ含量は約１
５重量％であった。生成物を灰化処理することにより、
ガラス含量は５１．２重量％であることがわかった。得
られた含浸繊維ストランドを切断して、長さ１０ｍｍの
小片（ペレット）にした。
【００４１】
【実施例２（比較例）】ポリプロピレンをマトリックス
ポリマーとして使用したこと以外は、実施例１に記載の
手順を繰り返した。溶融液の粘度は３７０Ｐａ．ｓであ
った。生成物を灰化処理することにより、ガラス含量は
４９．２重量％であることがわかった。得られた含浸繊
維ストランドを切断して、長さ１０ｍｍのペレットにし
た。
ポリマーとして使用したこと以外は、実施例１に記載の
手順を繰り返した。溶融液の粘度は３７０Ｐａ．ｓであ
った。生成物を灰化処理することにより、ガラス含量は
４９．２重量％であることがわかった。得られた含浸繊
維ストランドを切断して、長さ１０ｍｍのペレットにし
た。
【００４２】それぞれのペレットを使用して射出成形を
行うことによって試験片を作製し、機械的特性を測定し
た。これらの結果を表１に示す。射出成形に際しては、
ＮＥＴＳＴＡＬ社の射出成形機〔フリーフローダイとノ
ンリターンストップ，１３０ｔの圧締圧力，４０ｍｍの
スクリュー直径を有する３−ゾーンのスクリューコンベ
ヤー（９Ｄ，６Ｄ，６Ｄ），及び１．８３の圧縮比〕を
使用した。射出成形の条件は以下の通りであった。
行うことによって試験片を作製し、機械的特性を測定し
た。これらの結果を表１に示す。射出成形に際しては、
ＮＥＴＳＴＡＬ社の射出成形機〔フリーフローダイとノ
ンリターンストップ，１３０ｔの圧締圧力，４０ｍｍの
スクリュー直径を有する３−ゾーンのスクリューコンベ
ヤー（９Ｄ，６Ｄ，６Ｄ），及び１．８３の圧縮比〕を
使用した。射出成形の条件は以下の通りであった。
【００４３】シリンダー温度，２１０〜２４０℃； 物質温度，２４５〜２５０℃； 装置温度，７０℃； スクリュー回転速度，５０〜７０ｒｐｍ； 射出圧力，１７００バール； 背圧，１１０バール； 射出速度，４５〜６０ｍｍ／ｓ； 追加圧力時間，１５〜２０秒； 冷却時間，３０秒。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【実施例３】実施例１のペレットと実施例２のペレット
から射出成形によりプレートを作製し、これに塗装を施
した。前処理として火炎処理を行った後、この目的のた
めに、二成分溶剤系のプライマーＮｏ．６３２７０と二
成分溶剤系のソリッドトップコート（何れもシュトゥッ
トガルトのＷｏｒｗａｇ社から市販）を塗布した。
から射出成形によりプレートを作製し、これに塗装を施
した。前処理として火炎処理を行った後、この目的のた
めに、二成分溶剤系のプライマーＮｏ．６３２７０と二
成分溶剤系のソリッドトップコート（何れもシュトゥッ
トガルトのＷｏｒｗａｇ社から市販）を塗布した。
【００４６】比較例のプレートの場合、表面上に多数の
スポットが認められたが、これはおそらく繊維の立ち上
がりかあるいは濡れ性の欠陥によって形成されたもので
あろう。一方、これに対応する実施例のプレートの表面
は平滑であった。
スポットが認められたが、これはおそらく繊維の立ち上
がりかあるいは濡れ性の欠陥によって形成されたもので
あろう。一方、これに対応する実施例のプレートの表面
は平滑であった。
【００４７】ペイントの接着性に関して（ＤＩＮ５３１
５１によるクロスカット試験：接着性の低下に対してＧ
Ｔ０からＧＴ５までの評価スケール）、実施例１の場合
にはＧＴ０の値が、そして比較例の場合にはＧＴ５の値
が得られた。
５１によるクロスカット試験：接着性の低下に対してＧ
Ｔ０からＧＴ５までの評価スケール）、実施例１の場合
にはＧＴ０の値が、そして比較例の場合にはＧＴ５の値
が得られた。
【００４８】表１は、彩色適性が良くなっても機械的特
性が犠牲になつていること、しかしながら、良好な靭性
や良好な破断伸びと共に、強度、特に剛性（弾性率）は
許容しうる範囲に留まっていることを示している。
性が犠牲になつていること、しかしながら、良好な靭性
や良好な破断伸びと共に、強度、特に剛性（弾性率）は
許容しうる範囲に留まっていることを示している。
【００４９】
【実施例４】ヘキストＡＧ社から市販の押出ブレンド物
ＰＰＴ８０１８Ｂ（ＥＰＤＭ含量が約２７重量％）をエ
ラストマー変性のＰＰ／ＥＰＤＭとして使用したこと以
外は、実施例１に記載の手順を繰り返した。ガラスの含
量は分析しなかった。
ＰＰＴ８０１８Ｂ（ＥＰＤＭ含量が約２７重量％）をエ
ラストマー変性のＰＰ／ＥＰＤＭとして使用したこと以
外は、実施例１に記載の手順を繰り返した。ガラスの含
量は分析しなかった。
【００５０】
【実施例５】ヘキストＡＧ社から市販の反応器ブレンド
物ＰＰＴ９０２７をエラストマー変性のＰＰ／ＥＰＤＭ
として使用したこと以外は、実施例１に記載の手順を繰
り返した。ガラスの含量は分析しなかった。
物ＰＰＴ９０２７をエラストマー変性のＰＰ／ＥＰＤＭ
として使用したこと以外は、実施例１に記載の手順を繰
り返した。ガラスの含量は分析しなかった。
【００５１】得られたペレットから前述のように試験片
を作製した。これらの試験片に関して測定して得られた
特性データを表２に示す。
を作製した。これらの試験片に関して測定して得られた
特性データを表２に示す。
【００５２】
【表２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホルスト・ヘッケル ドイツ連邦共和国デー−64285 ダルムシ ュタット，ランドスクロンシュトラーセ 50 (72)発明者 カリン・メームケ ドイツ連邦共和国デー−60316 フランク フルト／マイン，ベルガーシュトラーセ 204
Claims (14)
- 【請求項１】 個々のフィラメント直径が７〜３０μｍ
である一方向に整列した強化用繊維を５〜７０容量％含
有した熱成形可能な繊維強化複合材料であって、 前記強化用繊維が、個々のフィラメントの全表面を本質
的に濡らす熱可塑性ポリマーのマトリックスによって結
合されており、 前記熱可塑性ポリマーがエラストマー変性したポリプロ
ピレンである、前記複合材料。 - 【請求項２】 前記エラストマー変性ポリプロピレン
が、ポリプロピレンと熱可塑性のエチレン−プロピレン
−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）及び／又はエチレン−プロピ
レンゴム（ＥＰＭ）との混合物又はブレンド物からな
る、請求項１記載の複合材料。 - 【請求項３】 ＥＰＤＭ及び／又はＥＰＭの割合が２〜
４０重量％、好ましくは５〜３０重量％である、請求項
２記載の複合材料。 - 【請求項４】 少なくとも３ｍｍの長さを有するペレッ
トの形であり、前記強化用繊維の長さが前記ペレットの
長さに等しい、請求項１記載の複合材料。 - 【請求項５】 連続ストランドの形である、請求項１記
載の複合材料。 - 【請求項６】 個々のフィラメント直径が７〜３０μｍ
である多数の連続フィラメントをリボンを形成するよう
平行に配列して張力を加え；溶融引抜プロセスにおいて
前記フィラメントリボンに溶融熱可塑性ポリマーを含浸
させ；前記フィラメントリボンを少なくとも２つの加熱
スプレダー表面上で延伸し；そして固化したフィラメン
トリボン中の連続フィラメントの割合が５〜７０容量％
となるようにした、熱成形可能な繊維強化複合材料の製
造法であって、 エラストマー変性したポリプロピレンを前記熱可塑性ポ
リマーとして使用することを含んで成る、前記製造法。 - 【請求項７】 前記含浸が、低剪断速度での測定にて１
０５〜２５００Ｐａ．Ｓの粘度を有するエラストマー変
性ポリプロピレンの溶融液を使用して行われ、且つ、第
１のスプレダー表面に入ってくる際の前記延伸張力が、
個々のフィラメント４０００本当たり５〜５０Ｎに設定
される、請求項６記載の製造法。 - 【請求項８】 フィラメントリボンの速度が少なくとも
３ｍ／分である、請求項７記載の製造法。 - 【請求項９】 含浸フィラメントリボンを最後のスプレ
ダー表面から引き取る間の前記延伸張力が、個々のフィ
ラメント４０００本当たり少なくとも５０Ｎである、請
求項７記載の製造法。 - 【請求項１０】 前記スプレダー表面の形状寸法が、ス
プレダー表面と入ってくるリボンによって画定されるニ
ップに溶融液が満たされるように調整される、請求項６
記載の製造法。 - 【請求項１１】 請求項１に記載の複合材料を、彩色適
性成形品の製造用に、そして特に自動車用構造物用に使
用すること。 - 【請求項１２】 請求項４に記載の複合材料を、射出成
形、ブロー成形、押出若しくは熱間圧縮又はこれらの方
法の組み合わせによる成形部品の製造用に使用するこ
と。 - 【請求項１３】 請求項５に記載の複合材料を、巻き取
り成形部品の製造用に使用すること。 - 【請求項１４】 請求項４に記載の複合材料を、ポリプ
ロピレンとエラストマー変性ポリプロピレンを含んで成
る群から選ばれる繊維非含有ポリマーのグラニュール、
及び／又はポリプロピレンとエラストマー変性ポリプロ
ピレンを含んで成る群から選ばれ、最高０．５ｍｍの長
さの強化用繊維を含有したポリマーのグラニュールと混
合して使用すること。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4302782:2 | 1993-02-02 | ||
| DE4302782 | 1993-02-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06240070A true JPH06240070A (ja) | 1994-08-30 |
| JP3461553B2 JP3461553B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=6479376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01059494A Expired - Lifetime JP3461553B2 (ja) | 1993-02-02 | 1994-02-01 | 熱成形可能な繊維強化複合材料、その製造法及びその使用 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5571356A (ja) |
| EP (1) | EP0614935B1 (ja) |
| JP (1) | JP3461553B2 (ja) |
| KR (1) | KR100317864B1 (ja) |
| DE (1) | DE59407507D1 (ja) |
| FI (1) | FI940453A (ja) |
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPH08151483A (ja) * | 1994-11-30 | 1996-06-11 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 繊維強化ポリオレフィン系樹脂成形用材料，成形方法及び成形品 |
| JP2004231911A (ja) * | 2003-02-03 | 2004-08-19 | Mitsui Chemicals Inc | 長繊維強化ポリオレフィン樹脂組成物及びその製造方法 |
| US6797363B2 (en) | 2002-12-10 | 2004-09-28 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Fiber/resin composite and molded article formed from the same |
| US7514144B2 (en) | 2001-05-24 | 2009-04-07 | Toray Industries, Inc. | Tablet, process for producing the same, and molded article obtained therefrom |
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| US5911932A (en) | 1997-07-09 | 1999-06-15 | R. Charles Balmer | Method of prepregging with resin |
| KR100236446B1 (ko) * | 1997-07-10 | 1999-12-15 | 권문구 | 컴패티블라이져를 첨가한 열가소성수지 조성물 및 그 조성물을 이용한 전선 절연피복 |
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| FR2856707B1 (fr) * | 2003-06-24 | 2005-09-23 | Chomarat Composites | Nouveau complexe de renforcement avec fils raidisseurs |
| EP2062936A1 (en) | 2007-11-20 | 2009-05-27 | Borealis Technology OY | Improved glass fiber reinforced polypropylene |
| DE102011081263A1 (de) * | 2011-08-12 | 2013-02-14 | Sgl Carbon Se | Verfestigte Faserbündel |
| DE102011116639B4 (de) | 2011-10-20 | 2017-11-23 | Audi Ag | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoff-Bauteils und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| EA201500422A1 (ru) * | 2012-10-25 | 2015-08-31 | Бореалис Аг | Композит, армированный волокнами |
| CN104650452A (zh) * | 2014-08-07 | 2015-05-27 | 柳州蓓蒂芬科技有限公司 | 植物微细纤维/胶粉/聚丙烯热拉伸复合材料的制备方法 |
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| JP2022027528A (ja) * | 2020-07-31 | 2022-02-10 | 住友化学株式会社 | 熱可塑性エラストマー組成物 |
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| DE3825796C1 (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-01 | Huels Troisdorf Ag, 5210 Troisdorf, De | |
| EP0360430B1 (en) * | 1988-09-20 | 1995-06-14 | MITSUI TOATSU CHEMICALS, Inc. | Molding material |
| DE3835575A1 (de) * | 1988-10-19 | 1990-04-26 | Bayer Ag | Verbundwerkstoffe |
| US5268050A (en) * | 1991-06-05 | 1993-12-07 | Ferro Corporation | Process for using an extruder die assembly for the production of fiber reinforced thermoplastic pellets, tapes and similar products |
-
1994
- 1994-01-26 DE DE59407507T patent/DE59407507D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-26 EP EP94101114A patent/EP0614935B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-01-31 FI FI940453A patent/FI940453A/fi unknown
- 1994-01-31 US US08/189,044 patent/US5571356A/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-01 JP JP01059494A patent/JP3461553B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-02-01 KR KR1019940001798A patent/KR100317864B1/ko not_active IP Right Cessation
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