JPH06335920A - 繊維複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 肉厚分布および繊維分布が均一な繊維複合体
を得る。 【構成】 多数の連続モノフィラメントよりなるガラス
繊維束Ｆ１を、所定長さの振動体２に形成せられた凸曲
面１に接触させながら通過させ、その通過中に、振動し
ているガラス繊維束Ｆ１に粉体状塩化ビニル樹脂Ａを一
定量連続的に供給し、粉体状塩化ビニル樹脂Ａ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。開繊された多数の樹脂付着連続ガラス
繊維の塩化ビニル樹脂を加熱溶融して一体化し、繊維複
合体Ｓ１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、繊維複合体の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、繊維複合体の製造方法とし
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、強化繊
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、樹脂付着連続強化繊維束の熱可塑性樹脂を加熱溶
融して一体化する方法は知られている（特公昭５２−３
９８５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、
強化繊維に対する粉体状熱可塑性樹脂の付着にむらがあ
り、また長時間連続的に繊維複合体を製造すると、流動
床中の粒度分布に経時変化が生じ、肉厚分布及び繊維分
布の均一なものを安定して得ることが困難であった。

【０００４】この発明は、肉厚分布及び繊維分布の均一
な繊維複合体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
体の製造方法は、多数の連続モノフィラメントよりなる
強化繊維束を、所定長さの振動体に形成せられた凸曲面
に接触させながら通過させ、その通過中に、振動してい
る強化繊維束に粉体状熱可塑性樹脂を一定量連続的に供
給し、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、開繊された多数の樹脂付着連続強化繊維の熱可塑性
樹脂を加熱溶融して一体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、セラミックス長
繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等
の有機繊維を挙げることができる。モノフィラメントの
直径は１〜５０μｍ、特に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】振動体は、強化繊維束に対して垂直方向
（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の振動を繰り返すようにすることが
望ましい。ただ、場合によっては、強化繊維束に対して
軸方向に振動させ、繊維の開繊を促してもよい。振動体
の振幅は１ｍｍ以上が好ましいが、振幅が大き過ぎると
モノフィラメント単位で破断してしまうおそれがある。

【０００９】振動体の形状は、振動体の振動を強化繊維
束に伝達できる形状であればよく、横断面が凸曲面に成
形された面部材でもよいし、横断面半円形、略四角形、
略三角形等の棒状部材でもよい。略四角形及び略三角形
の場合には、強化繊維束の接触する角はもちろん丸くせ
られている。凸曲面の曲率は接触通過する強化繊維が切
れない程度のものであればよく、半径１００〜１０００
ｍｍが好ましい。

【００１０】また、供給された粉体状熱可塑性樹脂が、
確実に、強化繊維束の各モノフィラメントに付着すると
ともに、モノフィラメント間に捕捉せられるように、凸
曲面に、強化繊維束の移動方向にのびた所定幅の溝を強
化繊維束の本数分設けておくことが望ましい。

【００１１】また、振動体の材料は、金属、プラスチッ
クが好ましいが、これらに限定せられない。さらに、振
動体を上下方向に複数配置し、振動体の各凸曲面に強化
繊維束を接触通過させ、それぞれその通過中に、振動し
ている強化繊維束に粉体状熱可塑性樹脂を一定量連続的
に供給し、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した
後、これらを１つにまとめて開繊された樹脂付着連続強
化繊維の熱可塑性樹脂を加熱溶融して一体化するように
してもよい。振動体の振動数は、通常１００〜１０００
回／秒とされる。

【００１２】振動装置としては、一般に、モーターカ
ム、エアー弁、油圧弁を使用したものなどが用いられる
が、高周波振動を与えるバイブレータのようなものでも
よく、これを前記振動装置と組み合わせてもよい。振動
体の数は、必要に応じて適宜決定せられる。

【００１３】一定量の粉体状熱可塑性樹脂を供給するに
は、一般的な供給装置を用いればよく、その具体例とし
ては、一定目開きの篩い、ベルトフィーダー、スクリュ
ーフィーダー等がある。また、粉体状熱可塑性樹脂の繊
維モノフィラメントへの侵入を容易にするために、空気
と粉体状熱可塑性樹脂とを混合した後、これを強制的に
強化繊維束の上方より、場合によっては、上下左右方向
より吹き付けて供給する。この場合には、例えば、エゼ
クタフィーダーやエアスライドフィーダー等を用いる。
粉体状熱可塑性樹脂の濃度は、特に限定されないが、粉
体の特性（粒子径、粒度分布等）や、強化繊維のモノフ
ィラメントの直径や、必要な強化繊維の含有率や、強化
繊維への付着率に応じて適宜調節される。調節は、篩い
の場合、篩いの振動数により、エゼクタフィーダーやエ
アスライドフィーダーの場合、空気圧や、空気中の熱可
塑性樹脂濃度による。

【００１４】さらに、粉体状熱可塑性樹脂をモノフィラ
メント相互間に、より十分にかつ容易に侵入させるため
には、強化繊維束を介して粉体状熱可塑性樹脂供給部材
と対向するように吸引部材を配置し、供給された粉体状
熱可塑性樹脂混合空気を強化繊維束を介して吸引するよ
うにすればよい。吸引は、吸引部材に真空ポンプ、局部
排気装置、サイクロン装置等を接続することによって行
なわれる。

【００１５】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挙げられる。加
熱温度は、粉体状熱可塑性樹脂の種類及びその配合に応
じて適宜定められる。

【００１６】

【作用】この発明による繊維複合体の製造方法は、多数
の連続モノフィラメントよりなる強化繊維束を、所定長
さの振動体に形成せられた凸曲面に接触させながら通過
させ、その通過中に、振動している強化繊維束に粉体状
熱可塑性樹脂を一定量連続的に供給し、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から、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、強
化繊維の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、粉体状
熱可塑性樹脂を一定量強化繊維束に供給するから、長時
間安定して捕捉される樹脂量の分布が均一化される。

【００１７】

【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体の製
造装置が示されている。

【００１８】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。

【００１９】図１の装置は、それぞれ頂部に凸曲面(1)
を有する上下一対の振動体(2) と、各振動体(2) 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(3)
と、各振動体(2) の上方に配置せられた粉体状熱可塑性
樹脂供給装置(4) と、各振動体(2) の前後でかつ凸曲面
(1) の下縁と下端がほぼ同レベルになるように配置せら
れた第１バー(5) 及び第２バー(6) と、上側の第１バー
(5) の前上方に配置せられた第３バー(7) と、凸曲面
(1) の前下縁及び第１バー(5) の両者の下方に配置せら
れた第１粉体状熱可塑性樹脂回収容器(8) と、凸曲面
(1) の後下縁及び第２バー(6) の両者の下方に配置せら
れた第２粉体状熱可塑性樹脂回収容器(9) と、第３バー
(7) および下側の第１バー(5) の中間前方に配置せられ
た一対の加熱ロール(10)と、加熱ロール(10)の前方に配
置せられた一対の巻き取りロール(11)と、巻き取りロー
ル(11)の前方に配置せられた巻き取り機(12)とを備えて
いる。

【００２０】図２及び図３に示すように、振動体(2) の
凸曲面(1) は、半径５００ｍｍの曲率を有しており、そ
の表面には、半径５ｍｍの横断面半円状の突条(13)が、
振動体(2) の長さ方向にすなわち強化繊維束（Ｆ１）の
移動方向と直交する方向にのびるように、１５本等間隔
おきに設けられている。また、振動体(2) の凸曲面(1)
には、振動体(2) の幅方向すなわち強化繊維束（Ｆ１）
の移動方向にのびるように、４０ｍｍ間隔おきに高さ２
０ｍｍ、幅２ｍｍの円弧状仕切板(14)が設けられてい
る。振動体(2) の振動装置としては、モータカムが用い
られており、これにより、振動体(2) は、上下方向に振
幅５ｍｍ、振動数３００回／分で振動するようになされ
ており、さらに、バイブレータ（図示略）によって５０
００Ｈｚの高周波振動が与えられるようになっている。

【００２１】また、粉体状熱可塑性樹脂供給装置には、
エアスライドフィーダーが用いられている。

【００２２】なお、図１及び図２において、(16)はモー
タの回転が動力伝達機構を介して伝達せられる回転軸
で、両端にカム(17)が取付けられている。(18)はカム(1
7)の偏心位置と、振動体(2) の両端部下面に垂下状に設
けられたコネクティングロッド(19)の下端部とを連結し
ているクランクアーム、(20)は機枠（図示略）に取付け
られかつコネクティングロッドを上下方向に案内するス
ライドベアリング、(21)は傾斜筒状のエアスライドフィ
ーダー本体で、多孔板(22)を介して上側粉体状熱可塑性
樹脂通路(23)と、空気通路(24)に分けられている。(25)
は粉体状熱可塑性樹脂通路(23)の上端に連絡せられた粉
体熱可塑性樹脂用ホッパー、(26)は空気通路(24)の上端
に設けられた空気供給口、(27)はエアスライドフィーダ
ー本体(21)の下端に設けられた下向きノズルで、振動体
(2) の凸曲面(1) の幅中央後寄りに上からのぞんでい
る。

【００２３】つぎに、繊維複合体の製造方法について説
明する。

【００２４】各巻き戻しロール(3) から多数の連続フィ
ラメントよりなる強化繊維束（Ｆ１）１０本、合計２０
本を巻き取りロール(11)によりひねりが生じないように
しながら巻き戻し、第２ガイドバー(6) を介して振動体
(2) の凸曲面(1) 上を接触させながら通過させ、強化繊
維束（Ｆ１）を開繊するとともに、開繊された強化繊維
束に供給装置(4) から供給された粉体状熱可塑性樹脂
（Ａ）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。

【００２５】粉体状熱可塑性樹脂としては、粉体状塩化
ビニル樹脂（平均重合度＝１０００、平均粒径５０μ
ｍ）１００ｐｈｒを安定剤３．０ｐｈｒ、滑剤１．０ｐ
ｈｒとともにスーパーミキサーにて混合して用い、強化
繊維としては、ロービング状ガラス繊維（４４００ｔｅ
ｘ）を用いた。

【００２６】上の多数の樹脂付着連続強化繊維（Ｆ２）
を第１ガイドバー(5) 及び第３ガイドバー(7) に、下の
多数の樹脂付着連続強化繊維（Ｆ２）を第１ガイドバー
(5)にそれぞれ導き、ここで全体がシート状になるよう
にそろえた後、１８０℃の一対の加熱ロール(10)の間に
引き込み、樹脂付着連続強化繊維（Ｆ２）の熱可塑性樹
脂を加熱溶融してシート状に一体化し、得られたシート
状繊維複合体（Ｓ１）を巻き取りロール(11)により巻き
取り機(12)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、振動体(2) 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
れない程度とされている。

【００２７】図４には、得られたシート状繊維複合体
（Ｓ１）の横断面図が示されているが、同図において、
(28)はガラス繊維、(29)は塩化ビニル樹脂を示す。この
シート状繊維複合体（Ｓ１）の平均厚みは０．４ｍｍ、
幅は４００ｍｍ、ガラス繊維含有率は２５容量％であっ
た。

【００２８】実施例２ この実施例は、粉体状熱可塑性樹脂として、塩素化塩化
ビニル樹脂（塩素化度６７重量％、平均重合度７００、
平均粒径１２０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様に
してシート状繊維複合体を得たものである。

【００２９】実施例３ この実施例は、高周波振動を与えるためのバイブレータ
ーを使用しないこと以外は実施例１と同様にしてシート
状繊維複合体を得たものである。

【００３０】実施例４ この実施例は、振動体の振幅を１０ｍｍとしたこと以外
は実施例１と同様にしてシート状繊維複合体を得たもの
である。

【００３１】比較例１ この比較例は、振動体を全く振動させないこと以外は実
施例１と同様にしてシート状繊維複合体を得たものであ
る。

【００３２】比較例２ この比較例は、図５に示す装置により、シート状繊維複
合体を製造したものである。

【００３３】同図の装置は、流動床装置(30)と、流動床
装置(30)の後方に配置された巻き戻しロール(31)と、移
動床装置(30)の前方に配された上下一対のスクレーパー
(32)と、スクレーパー(32)の前方に後から順次配置され
た３つの加熱ロール(33)、上下２対の冷却ロール(34)及
び上下一対のピンチ・ロール(35)とを備えている。

【００３４】移動床装置(30)の槽底は多孔板(36)で形成
せられており、気体供給路から送られてきた空気が多孔
板(36)の下方からこれの多数の孔を通って上方に噴出せ
しめられる。この結果、移動床装置(30)の槽内に満たさ
れた粉体状熱可塑性樹脂（Ｂ）は噴出空気によって流動
化状態となり、熱可塑性樹脂の移動床が形成される。移
動床装置(30)の槽内、その前後壁上端及び槽前壁上端と
スクレーパー(32)との間にはそれぞれガイドバー(37)が
設けられている。

【００３５】巻き戻しロール(31)から多数の連続モノフ
ィラメントよりなる強化繊維束（ｆ１）を、ピンチロー
ル(21)により、ひねりが生じないようにしながら巻き戻
し、粉体状熱可塑性樹脂（Ｂ）の移動床中を通過させ
る。移動床中で、強化繊維束（ｆ１）は気体の噴出や移
動床中に発生する靜電気や擦り揉み効果等によって、モ
ノフィラメント単位に分離、開繊され、粉体状熱可塑性
樹脂がモノフィラメント相互間に侵入するとともにこれ
がモノフィラメントに付着する。

【００３６】樹脂付着連続強化繊維束（ｆ２）を、上下
一対のスクレーパー(37)間を通過させ、スクレーパー(3
7)により過剰の粉体状熱可塑性樹脂を除去し、粉体状熱
可塑性樹脂と強化繊維の割合を調整する。その後樹脂付
着連続強化繊維束（ｆ２）を加熱ロール(33)でシート状
に加熱加圧一体化し、ついで冷却ロール(34)で加圧しつ
つ冷却することにより、シート状繊維複合体（Ｓ２）を
得た。

【００３７】なお、強化繊維及び粉体状熱可塑性樹脂に
は実施例１と同様のものを用いた。各実施例及び各比較
例の方法によりシート状繊維複合体を４時間連続的に製
造して得られた約５００ｍのものを以下のように評価し
た。

【００３８】肉厚測定 上記各シート状繊維複合体をその幅方向に２０点、その
長手方向１０ｍ毎に５０箇所、合計２０００枚に分割
し、これらの肉厚をマイクロメーターを用いて測定し、
ＣＶ値（変動係数）を算出した。表１には各点、各箇所
のそれぞれ幅方向及び長手方向の変動係数の最大値を記
載するとともに、全体のＣＶ値を併記した。

【００３９】繊維目付重量測定 上記各シート状繊維複合体をその幅方向に２０点、その
長手方向に２０ｍ毎に２５箇所、合計５００枚に分割
し、加熱炉で樹脂成分を燃焼させることにより、繊維目
付重量（単位面積あたりの重量）のＣＶ値を各点、各箇
所のそれぞれ幅方向及び長手方向について算出し、表１
にそれぞれの方向について変動係数の最大値を記載する
とともに、全体のＣＶ値を併記した。

【００４０】

【表１】 表１より明らかなように、この発明の方法で製造したシ
ート状繊維複合体は、その幅方向及び長手方向の肉厚分
布及び繊維分布において優れている。

【００４１】

【発明の効果】この発明の繊維複合体の製造方法によれ
ば、強化繊維の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、
長時間安定した状態で捕捉される樹脂量の分布が均一化
されるから、肉厚分布及び繊維分布の均一な繊維複合体
が得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に用いられるシート状繊維複
合体の製造装置の側面図であり、一部が垂直断面で示さ
れている。

【図２】振動装置に連結せられた振動体の拡大斜視図で
ある。

【図３】図２のIII −III 線にそう拡大図である。

【図４】この発明の方法で得られたシート状繊維複合体
の横断面図である。

【図５】この発明の比較例に用いられるシート状繊維複
合体の製造装置の側面図であり、一部が垂直断面図で示
されている。

【符号の説明】

(1) ：凸曲面 (2) ：振動体 （Ｆ１）：強化繊維束 （Ａ）：粉体状熱可塑性樹脂 （Ｓ１）：繊維複合体

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、所定長さの振動体に形成せられた凸曲面に
   接触させながら通過させ、その通過中に、振動している
   強化繊維束に粉体状熱可塑性樹脂を一定量連続的に供給
   し、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、開繊された多数の樹脂付着連続強化繊維の熱可塑性
   樹脂を加熱溶融して一体化する工程とを含むことを特徴
   とする繊維複合体の製造方法。