JPH06503864A - 予備成形品を製造するための方法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 予備成形品を製造するための方法 本発明は熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂複合体の製造における利用に適する予備 成形品の製造方法に関する。

数多くの製品において、金属に代わる高強度ポリマー材料に要望が高まりつつあ る。ポリマー材料は金属に比べて軽量、並びにしばしば安価及びより耐久性があ るという利点を有する。しかしながら、通常ポリマー材料は金属よりも強度が弱 （、そしである手段でそれが補強されていない限り、金属代替品のだめの強度要 件を満足せしめないであろう。

従って、このような強度要件に合うポリマー複合体が開発されている。これらの 複合体は連続ポリマーマトリックスを有することにより特徴付けられ、その中に 補強材、通常は比較的硬質な、高縦横比材料、例えばガラスファイバーが包埋さ れている。

これらの複合体は通常所望の形態へと成形される。この複合体に補強材を入れる ため、通常第１段階においてモルトの中にこれを入れ、次いでこのモルトを閉じ 、そしてこのモルトの中に流動成形用樹脂を導入する。この成形用樹脂はファイ バー間の空間を含むこのモルトを充填し、そして所望の複合体を形成するよう硬 化する（冷却又は硬化により）。

いくつかの理由のため、典型的には補強材をモルトの外でマントへと成形し、そ してこの予備成形マントを複合体を作るためにモルトの中に入れる。このマット は一般に、モルトの内側に合うような形態へと補強ファイバーを形成し、次いで このファイバーにバインダーを通用することによって製造される。ある状況にお いては、熱硬化性バインダーを予備通用し、次いでこのファイバーをマットへと 形取りした後に硬化させている。他の方法においては、熱硬化性横腹バインダー を適用し、従ってその後の操作においてこのバインダーは熱せられて軟化され、 そしてマントへと形取りされる。このバインダーは個々のファイバーを互いに「 接着」させ、従って得られるマントはモルトに移されたときにその形態を維持し うる。このバインダーは、モルトの中に流動成形用樹脂を導入したときに個々の ファイバーがその位置を維持することにも役立つ。

今までに利用されているバインダーは主に２つのタイプである。

主として利用されるバインダーは溶媒含有ポリマー、例えばエポキシ樹脂である 。他に、粉末バインダーも利用されている。これらのタイプのバインダーのそれ ぞれの常用の利用は有意な欠点を有している。溶媒含有バインダーは通常マット 上にスプレーされ、次いでこの７７トを熱して溶媒を揮発させ、そして所望する ならばバインダーを硬化させている。従って、バインダーの利用は少なくとも二 段階プロセスである。更に、これは溶媒の利用を包含しており、このプロセスの 費用に加えて、環境、爆発及び回収的問題をもたらしている。このプロセスはエ ネルギー含みでもあり、なぜなら溶媒を追い出し、そしてバインダーを硬化する ためにこのマット全体を熱せねばならないからである。硬化段階はこのプロセス を長くする。

このタイプのバインダーを利用する好適な空気導入方法において、予備成形品の ［ロフティング（Ｉｏｆｔｉｎｇ）　Ｊ又は不適切な圧縮が起こる。これは所望 するよりも低い密度の予備成形品、予備成形品に広がる密度勾配及び個々のファ イバーの互いに対する粗悪な接着性の形成の原因となる。最後に、このバインダ ーは低粘度流体であるため、これは流れてファイバーの表面の大きな領域を覆っ てしまいがちである。この予備成形品を利用して複合体を製造すると、このバイ ンダーはしばしばファイバーと連続ポリマー相との間の接着を妨害する。

粉末バインダーは空気導入法では、スクリーンにまずベールを通用してバインダ ー粒子がそれにわたって吸収されることを防がない限り、スクリーンに通用する ことができない。これはむろん総合的な費用を付加し、そしてこのプロセスに更 なる段階を強いる。エアボーン粉末はまた健康及び爆発の危険をもたらす。更に 、粉末バインダーの利用はそれらをファイバーに通用した後にこのバインダー粒 子を溶融する加熱段階を必要とし、これは同様にこのプロセスをエネルギー内包 的にする。

従って、溶媒含有又は粉末型バインダーの利用に関連する問題を最少にする又は 解消する、予備成形品を製造するための簡単な方法が提供されることが所望され るであろう。

ある観点において、本発明はバインダーをファイバーマットに適用するための方 法であって、 （ａ）少なくとも部分的に溶融した粘着性バインダー材料の複数の粒子をファイ バーマットの上に適用しくこの材料は２５°Ｃで固体であり、前記粒子は１００ 重量部のファイバーマット当たり０．２５〜２０重量部において用いる）、次い で （ｂ）前記バインダー材料を、それが固体である温度にまで冷やし、これにより この粒子がこのマット中のファイバーに接着し、そして前記ファイバーが互いに 結合し合って寸法的に安定な予備成形品を形成せしめること、を含んで成る方法 である。

別の観点において、本発明はバインダーをファイバーマットに適用するための方 法であって、 （ａ）　２５°Ｃで固体である材料の複数の粒子をエネルギー起源を通じてスプ レーし、これによりこの粒子が少なくとも部分的に溶融して粘着性となるように し、 （ｂ）前記の少なくとも部分的に溶融した粒子をファイバーマントと接触させ（ 前記粒子は１００重量部のファイバーマット当たり０．２５〜２０重量部の量で 用いる）、次いで Ｃｃ）前記粒子をそれらが固体である温度にまで冷やし、これによりこの粒子が このマット中のファイバーに接着し、そして前記ファイバーが互いに結合し合っ て寸法的に安定な予備成形品を形成せしめること、を含んで成る方法である。

第三の観点において、本発明は予備成形品を製造する方法であって、 （ａ）複数の短い補強用ファイバーをスクリーンに適用して成形マットを作り、 （ｂ）少なくとも部分的に粘着性のバインダー材料の複数の粒子をスプレーして 前記粒子が前記マントに接着するようにしくこの材料は２５°Ｃで固体である） 、次いで、前記ファイバーをスクリーン上の位置に維持させながら、 （ｃ）前記バインダー材料をそれが固体である温度にまで冷やし、これによりこ のバインダー材料がこのマット中のファイバーに接着し、そして前記ファイバー が互いに結合し合って寸法的に安定な予備成形品を形成せしめ、次いで （ｄ）得られる予備成形品をこのスクリーンから取外す、ことを含んで成る方法 である。

本性は予備成形品を作るための簡単で効率的な方法を提供する。

バインダー材料は２５°Ｃで真の固体又は超冷却液体であるため、揮発有機物、 例えば溶媒の有意な量で存在しておらず、従ってそれらに関連する問題は回避さ れる。この予備成形品は溶媒を除去又はバインダーを硬化するためにバインダー の通用後に加熱される必要がなく、従ってプロセス段階が節約され、そしてエネ ルギー要求が下げられる。このバインダーは微細に分割された状態において適用 されるため、冷却段階は通常はぼ瞬間的であり、従ってこのプロセスは速い。更 に、マット中のファイバーはこのプロセスの際にしばしば圧縮されるため、これ によりより高密度な予備成形品が提供され、換言すればこの予備成形品から作っ た複合材料においてより高いファイバー装填を獲得する方法が提供される。この バインダーは急速に冷却するため、これはファイバーをその場に直ちに固定させ 、従って溶媒含有及び粉末型バインダーに関連するロフティング問題を解消する 。同じ理由のため、このバインダー粒子はファイバー上のその接触点から分散す ることがない。従って、このバインダーにより覆われたファイバーの表面積は溶 媒含を型バインダーを用いたときに比べて実質的に小さくなる。これは複合体を 作るときに成形用樹脂に直接接触することのできるファイバーの有効表面積を最 大にし、従ってより強い界面結合強度が獲得されることを可能にする。

本プロセスにおいて、通常は固体であるバインダー材料を、複数の少なくとも部 分的に溶融した粘着性粒子として補強用ファイバーのマットに適用する０次にマ ットのファイバーに接触している粒子を冷やし、互いに結合させて予備成形品を 作る０本明細書で用いる「マット」なる語は、バインダーの通用されていない交 差状ファイバーの集約に関する。「予備成形品」なる語は、バインダーの適用さ れている交差状ファイバーの集約に関する。この予備成形品を特定の成形複合体 を作るための特定の形態へと形取りしてもしなくてもよい。

該バインダー材料は２５°Ｃで固体である０本明細書で用いる「固体」なる語は 真の固体及びガラスのような超冷却材料も含んでいる。同様に、「溶融」なる語 は真の溶融及び超冷却液体を流動状態へと加熱することを説明するよう広く利用 されている。このバインダーは溶融することができ、従って有意な分解を伴うこ となくマントに適用されうる。更に、これは冷却に基づいてマットのファイバー に接着し、更なる取扱いにおいてその形態を維持することのできる予備成形品を 形成することができるようなものであるべきである。更に、予備成形品の製造又 はその後の成形操作の際に遭遇する温度条件下で有意に分解しないような組成物 が好ましい。

従って、このバインダーは広範囲にわたる様々な組成物でありうる。実質的な分 解を伴うことなく溶融又は軟化する非気泡性又は気泡性ポリマーが有用である。

セラミック材料、例えばガラスも、金属、特に低融点金属と同様に利用できる。

バインダーの組成物の選択はある程度、以下に記載する通りどのような特別なる 性質が予備成形品において所望されるかに依存しうる。

バインダー材料として有機ポリマーを利用することが一般に好ましい、広範囲に わたる様々な有機ポリマーが、それらが前記した要件を満たす限り、利用できる 。　４０、好ましくは４５から２２０、好ましくは１８０、より好ましくは１５ ０°Ｃに至る融点又はＴｇを有するものが特に着目される。熱可塑性樹脂ポリマ ーが好ましく、なぜならこれらのポリマーは有意な分解なしで容易に溶け、そし て固形化してバインダーに接着するからである。しかしながら、加熱により軟化 して粘着性となりうる熱硬化性ポリマーもここで利用できる。ここで有用な熱可 塑性樹脂には、ビニルポリマー及びコポリマー、例えばエチレン、プロピレン及 びスチレン、共役ジエン、例えばブタジェン、アクリル、例えばアルキルアクリ レート、アクリルアミド、アクリロニトリル、アルキルメタクリレート、ヒドロ キシ−アルキルアクリレート又はメタクリレート、ハロゲン化ビニル、例えば塩 化ビニル、ハロゲン化ビニリデン１、例えば塩化ビニリデンのホモポリマー及び 介在ポリマーが含まれる。その他のタイプの熱可塑性ポリマー、例えばポリアミ ン、ポリエステル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリウレタン及び線状エポキシ 樹脂も有用である。好ましい有機ポリマーはエポキシ樹脂、特に実質的に線状の 固体エポキシ樹脂、特にビスフェノールのジグリシジルエーテルである。適切な かかるエポキシ樹脂は米国特許第４，９９２，２２８号に記載されている０通常 、該ポリマー性バインダーは非気泡性であるが、しかしながら気泡性及び延伸性 ポリマーも利用できうる。複合体を製造するときの成形用樹脂の予備成形品への 接着性を最適化するため、成形用樹脂に混和性のバインダー材料を利用すること が所望される。

好適な有機ポリマーバインダーに加えて、ガラス及びその他のセラミック材料、 金属（特に低融点金属及び合金）及びワックスのような材料をバインダーとして 用いることができる。導性予備成形品を作ることを所望するとき、金属バインダ ーが特に注目される。セラミック及び金属は好ましくは約７００℃以下、好まし くは１００〜５００°Ｃの融点（又は場合によってはＴｇ）を有することが好ま しい。

この融点の範囲が好ましいのは、そのような温度でこれらの粒子は容易に溶融し 、そしてすぐに冷えて固体状態を再生するからである。

該バインダーは通常及び好ましくは、わずかな量の揮発性有機材料しか含まず、 従って適用後の乾燥段階は必要とせず、そして揮発性有機溶媒の存在に関連する 環境及び健康のリスクは回避される。

従って、５重量％以下、好ましくは２重量％以下の揮発有機物含有量が所望され る。特に、バインダーとして利用すべき任意の有機ポリマーは溶媒を実質に含ま ないことが好ましく、そして最も好ましくは本質的１００％の固体有機ポリマー が利用される。

このバインダーは粒子状である。粒子なる語は本明細書では一般的な固体の低縦 横比（約３以下）粒子のみを意味するだけでな（、短いファイバー、中空構造体 、例えばガラスマイクロバブル又はポリマーフオーム粒子も意味する。粒径は特 に重要でないが、しかしながらその粒径及びその粒子組成は溶融速度に影響する 、換言すれば必要なる加熱の程度に影響する。低縦横比材料に関しては、１０〜 ２５０メンシユ（米国基準）の粒子が一般に有用であり、５０〜１００メンシニ のそれが特に有用である。高縦横比材料（３以上）に関しては、１から、好まし くは１０から、５００ミクロン、好ましくは約１００ミクロン、より好ましくは ３０ミクロンまでの径が一般に注目される。

本プロセスにおいて、このバインダー材料は溶かされ、次いでファイバーマット の上にスプレーされ、その上で冷やされ、そしてマットの個々のファイバーを互 いに接着させ合う。

該マントは繊維状補強用材料より成る。本発明の目的のため、ファイバーは少な くとも約５、好ましくは約１０の縦横比、及び少なくとも約０．１インチ、好ま しくは少な（とも約０．２５インチの長さを有する材料である。このファイバー は連続的でよいが、しかしながら好ましくは約１８インチ、好ましくは約１０イ ンチ、より好ましくは約４インチまでの平均の長さを有する砕断ファイバーより 成る。１〜１０００ミクロンの範囲のファイバー径が一般に有用である。このフ ァイバーは単一フィラメント、織布又は不織布でありうる。ファイバーロービン グも有用である。これらのファイバーは、それらが、それより複合体を作る際に 溶けないことを前提として様々な組成であってよく、そして−船にはこれらのフ ァイバーがこの複合体に用いた成形用樹脂よりも丈夫である（高い曲げ弾性率を 有する）ように選ばれる。従って、高い曲げ弾性率有機ポリマー、例えばポリア ミド、ポリイミド及びアラミド、金属ガラス、及びその他のセラミック、カーボ ンファイバー及びグラフディトファイバーが適切なファイバー材料である。Ｅガ ラス及びＳガラスを含むガラスファイバーガ、値段、人手性及び優れた補強特性 により、数多くの場合に好ましい。

これらのファイバーはあらゆる上方を利用してマットへと成形される。例えば、 連続ファイバーを織ってマットを形成することができる。この方法においては、 バインダーを通用する前にモルトの中への挿入のためにマットを成形せしめうる 。他方、バインダーを織布マットに適用し、そして得られる予備成形品を熱して その後の操作において形取りする。後者の場合、熱可塑性バインダーが特に有用 である。

同様の方法において、連続ファイバーをループにすることによってマントを作る ことができる。このタイプのマットはバインダーの適用の前後でモルトの中への 挿入のために形取りすることができる。

織布マットと同様、このタイプのマットのために熱可塑性バインダーを利用する ことがいくつかの理由のために非常に好ましい。

第三の方法は空気導入法であり、ここでは砕断ファイバーを成形スクリーン上に 吹き付ける。このスクリーンは通常モルトのカウンターに合うような形態となっ ている。空気をスクリーンに流して、バインダーを適用して冷やすまで、ファイ バーをその場に固定させる。このプロセスはより完全にＣａｒｌｅｙら、“Ｐｒ ｅｆｏｒ＋＊ｉｎｇ　ｆｏｒ　ＬｉｑｕｉｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｍｏｌｄｉｎ ｇ”　４４ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　Ｃｏ＠ｐｏｓｉｔｅ ｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ、　Ｔｈｅ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｌａｓｔ ｉｃｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ、　Ｉｎｃ、＋　１９８９年２月６〜９日に記述され ている。

マットの寸法は、生ずる予備成形品がモルトへと移され、その複合体を作るのに 利用されるようにこれに十分なる機械的保全性が与えられるよう、十分なるバイ ンダーをマットに適用することができる限り、特に重要でない。１インチ、好ま しくは０．５インチまで、より好ましくは０．１２５〜０．４インチの厚みのマ ントが適切である。

むろん、マットの厚みはそれにより作る特定の部品に依存するであろう。０．１ 〜１０ｋｇ／＋ｓ”のマント重量が末法において製造されることができ、０．５ 〜６ｋｇ／ｍ”の重量が典型的である。本発明の利点はより高密度な予備成形品 （４〜１０ｋｇ／ｍ”）を容易に製造できることにある。

バインダーは複数の少なくとも部分的に溶融された粘着粒子として適用される。

粒子を通用する方法は２つ一般的な分類に属する。

好ましい方法は、粒状固体バインダー材料を形成し、次いでこのバインダー粒子 を熱源を通してスプレーし、そしてマット上に載せることを含む。この熱源は前 述した通りバインダー材料を少なくとも部分的溶融するものである。好ましい熱 源は火炎であるが、しかしながらその他の熱源、例えばマイクロ波又は赤外線放 射、又は対流オーブンも有用でありうる。最も好ましくは火炎スプレー装置、例 えばＵＴＰ　Ｗｅｌｄｉｎｇ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、　Ｉｎｃ、より商標名Ｕｎ ｉ−Ｓｐｒａｙ−Ｊｅｔで売られている装置が、火炎起源を通じて固形粒子を推 進させてマット上に置くために利用される。

別の方法において、バルクのバインダーを熱源、例えば火炎に暴露せしめてその 一部を溶かす０次にガスストリームを溶融バインダーにわたって吹き付け、溶融 材料の粒子が熱源からマット上へと運ばれることを起こさせる。このプロセスは 、高融点バインダー材料、例えばガラス又は金属にとって特に有用であるが、し かしながらポリマー性バインダーにも利用できうる。このプロセスはバルク形態 におけるバインダーを利用する利点を有し、従って粒状出発材料の必要性がなく なる。

十分なバインダーを適用して、マントのファイバーを十分に互いに結合させ、生 ずる予備成形品がその後の取り扱い及び成形操作に基づいてその物理学的保全性 を保つようにする。一般に、０．２５、好ましくは１．０、より好ましくは２． ０から２０、好ましくは１０重量部のバインダーを１００重量部のバインダー当 たりに用いる。

この空気導入法において、マントの成形及びバインダー通用の工程は順に行って よい。しかしながら、これらの工程を空気導入法と同時に行うことも可能である 。従って、一工程において予備成形品を形成せしめるようファイバーとバインダ ーをスクリーンに同時に適用することができる。このことは、より厚みのある予 備成形品を製造するうえで特に有用であり、なぜならマント中のファイバーにわ たってバインダーがより均一に分散されることを可能とするからである。より厚 みのある予備成形品は、交互のバインダーの適用を伴うファイバーの薄層の通用 により空気導入法で製造もされうる。

従って、ファイバーのスクリーンへの適用、その後のバインダー材料の適用の段 階を少なくとも２回行ってよく、各時に従って予備成形品の厚みは増していく。

マント形成及びバインダー適用段階は通常、織布又はループマットを用いるとき 、順に行われもする。

バインダー粒子をマットに通用したら、それらが固体となる温度にまでそれらを 冷やす（即ち、融点又は７ｇ以下の温度に冷やす）。

通常、このマットは放熱子として働き、バインダー粒子から熱をすばやく取り去 る。従って、このマットがバインダー金属の融点（又はＴｇ）より低い温度にす ることが好ましい。空気導入法において、マントにわたる気流も冷却に貢献する 。前記した通り、この冷却は通常はぼ瞬間的に起こり、従って予備成形品はその 後の取り扱いのために用意され、そしてほぼ直後に利用されうる。必要ならば、 更なる冷却を含ませてもよいが、しかしながら通常は不要であり、従って好まし くは回避される。

このプロセスは従来のプロセスよりもはるかに広範囲にわたる様々なバインダー のＩＩ用を可能とする潜在的な利点を有する。これは非気泡性ポリマーバインダ ーで比較的よく働き、従ってより速い、且つ、より経済的な予備成形品製造方法 を可能とする。更に、このプロセスはバインダーとしての利用が従来考えられて いなかった材料の利用を可能とする。例えばガラス及び金属を利用することがで き、これにより予備成形品から任意の有機ポリマーを排除することができる。金 属の利用は導性予備成形品の製造を可能とする。発泡化ポリマー粒子又は延伸性 熱可塑性ビーズもバインダーとして利用できる。これは低密度材料と結合した予 備成形品の製造を可能とし、かかる予備成形品は軽量構造部品の形成において所 望される低い内部密度を有する複合体の作製に利用できる。

このプロセスが提供する他の利点は、空気導入法を用いるとき、複数の小さな区 画において大きな予備成形品を製造することを可能にすることにある。常用の空 気導入法においては、ハイパワーなファン又はブロアーが必要とされ、なぜなら 、ファイバー及びバインダーをスクリーン全体に適用し、そして全体の配置を加 熱段階にわたりバインダーが硬化するまでその場に雑持しなくてはならなかった からである。本発明においてはバインダーは個々のバインダーを直ちにその場に 接着させるため、ファイバーをスクリーンの小さな区画に適用し、そして次の区 画にファイバー及びバインダーを適用しながらその場に保たせることができるで あろう、この方法において、非常に小さなブロアー又はファンが必要とされ、従 って空気導入法の資本の要件及びエネルギー消費量は改善される。

他の方法として、非溶融充填材料をバインダー材料の前又は同時にマント上にス プレーしてよい、これは途中の段階において通用してもよく、これにより得られ る予備成形品は外側のバインダ一層の間にはさまれた、かかる非溶融充填材料に 富む「コア」を有する。

かかる充填剤は熱硬化性ポリマー、無機充填剤、例えば二酸化チタン、カオリン 、ウオラストナイト、ミカ、炭酸カルシウム及びアルミニウム三水和物が含まれ る。有機ポリマー充填剤は複数のタイプでありうるが、しかしながら再生ポリウ レタンスクラップが特に注目される。この方法で充填剤を適用することにより、 この充填剤はマントに均一に適用されることができ、そしてこのバインダー材料 によってマントに結合され、これにより、充填剤が取扱いの際に予備成形品から 落ちる、又は複合体形成の際に樹脂を注入するときに追い出される問題が小さく なる又は完全になくなる。

予備成形品へのその他の改良が必要ならばなされうる。例えば、織布又は不織布 支持材料によるスポット補強材を、追加の補強の領域を提供するため、バインダ ーの通用の前後にてこの予備成形品の中に含ませることができる。更なる強度及 び補強のために、二方向配向化補強ファイバーを利用することができる。

得られる予備成形品は複合体の製造において有用である。これらのプロセスは一 般に、予備成形品がモルトのカウンターに合うように形取りしくもしこれが予備 成形品を作る際に行われていないなら）、この形取りした予備成形品をモルトの 中に入れ、未硬化の又は溶融した成形用樹脂をモルトの中に注入し、次いで固形 成形ポリマーを形成されるのに必要なほどにこの成形用樹脂を硬化又は冷却する ことを含む、特に注目されるのはいわゆる樹脂トランスファー成形（ＲＴ？Ｉ） 及び構造反応社的にも次いで成形（ＳＲＩＭ）プロセスである。

かかるプロセスは例えばＶａｃｃａｒｅｌ　Ｉａの“ＲＴＭ：　Ａ　Ｐｒｏｖｅ ｎ　ＭｏｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓ”　第２４−Ａ章、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ　ｓ 　ｏｆ　ｔｈｅ　３８ｔｈ　ＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　５ｏｃｉｅ ｔｙ　ｏｆ　Ｐｌｏａｓｔｉｃｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ＋　１９８５年１頁１＋ｖ ８、並びに米国特許第４，８１０，４４４号及び第４，８６３，９９４号に記載 されている。本目的のために熱可塑性ポリマーが利用できるが、それらは簡単な プロセスにとって高すぎる溶融粘度を通常有する。熱硬化性ポリマーの高粘度は しばしば予備成形品の中のファイバーのまわりに非常に粗悪に流れる原因となり 、すき間の生成、又はある場合には予備成形品の損壊の原因となる。更に、高温 度で化学的に分解するいくつかの熱可塑性樹脂も避けるべきである。従って、モ ルトの中に低粘度流体として注入されて硬化されうる、未硬化熱可塑性樹脂の利 用が好ましい。適切な熱硬化性樹脂にはエポキシ樹脂、ポリウレタン、ビニルエ ステル樹脂、不飽和ポリエステル及びフェノール系樹脂が含まれる。最も好まし いのはエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル及びポリウレタ ンである。

最も適切なエポキシ樹脂は室温で液状であり、そして液状反応体、例えばポリア ミンによって硬化するものである。特に適切なエポキシ樹脂には多価フェノール のポリグリシジルエーテル、例えばビフェノールのグリシジルエーテル、ビスフ ェノール、炭化水素置換化ビフェノール及びビスフェノール、フェノール又は炭 化水素置換化ビスフェノールアルデヒドノボラソク樹脂、不飽和炭化水素フェノ ール又は炭化水素置換化フェノール樹脂、並びにその組合わせが含まれる。最も 特に適切なのは３５０〜２０００、より好ましくは６００〜１０００のエポキシ ド当量を有するビスフェノールへのグリシジルエーテルである。

適切なビニルエステル及びポリエステルには、米国特許第４．９９２，２２８号 に記述のそれが含まれる。適切なビニルエステル樹脂は例えば、分子当たり平均 １個以上のフェノールヒドロキシル基を有する化合物のポリグリシジルエーテル のアクリレート又はメタクリレートが含まれる。最も特に適切なのは、ビスフェ ノールＡのグリシジルエーテルとアクリル酸又はメタクリル酸との、５００〜２ ０００分子量の反応生成物である。特に適切な不飽和ポリエステル樹脂には、例 えば不飽和二酸、例えばフマル酸と、アルコキンル化ビスフェノール、例えばプ ロポキシル化又はエトキシル化ビスフェノールＡの反応生成物である。

適切なポリウレタン樹脂には米国特許第４，８１０．４４４号及び第４．８６３ ．９９４号に記述のそれが含まれる。好ましいポリウレタン樹脂はポリイソシア ネートと活性水素含有組成物との反応生成物である。

好ましいポリイソシアネートはトルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジ イソシアネート、並びにＭＤＩの誘導体、例えばポリマー性ＭＤＩ及びＭＤＩよ り作られたプレポリマーである。活性水素含有組成物は一般に分子当たり平均２ 個以上のイソシアネート反応性基及び３１〜３０００の範囲の当量を有するｌ又 は複数の化合物を含んで成る。好ましくは、米国特許第４，８６３，９９４号に 記述の通り、活性水素含有組成物の中に一価の材料も含ませる。この活性水素含 有組成物は触媒、着色剤、界面活性剤及びブローイング剤のような添加剤を含み うる。

得られる複合体は広範囲にわたる様々な用途、例えば自動車、バンパー、スペア タイヤのカバー、コンピューターハウジング及びその他の構造製品に有用である 。

以下の実施例は例示のために提供し、何ら限定を強いるものではない、何らかの 記載がない限り、全ての部及びパーセンテージは重量で示している。

裏施■土 Ｃｅｒｔａｉｎｔｅｅｄ　ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎよりＣｅｒｔａｉｎｔｅｅｄ 　２２７０−ビングとして市販されているガラスファイバーロービングを、４． ８−曽の三角バッチの上に置かれた径３．２ｍ霧の穴を有する４５７ＩＩＩＩｚ のスクリーンに分散させた。このファイバーを３２＋ｍｓの長さにまで砕断し、 そして市販のチョッパーガンを用いてこのスクリーン上に吹き付けた。スクリー ンの逆側に置かれたブロアーが、ファイバーをその場に保つためにスクリーンを 通して空気を吸引する。

このガラスファイバーに溶融熱可塑性エポキシ樹脂を適用した。

この樹脂は５５“０〜６０°Ｃの融点及び６７５〜７５０のエポキシド当量を有 するビスフェノールＡのジグリシジルエーテルである。この樹脂はまず５０〜１ ００（米国基ｓ１．）のメンシュサイズにそれを砕くことによって適用した。得 られる粒子をＵＴＰ　１ｌｎｉ−３ｐｒａｙ−Ｊｅｔ　７１０００フレームスプ レーガンのリザーバーに入れ、そしてファイバー上に、プロパン／酸素火炎を通 じてスプレーした。この予備成形品のファイバーをバインダースプレーの力によ って圧縮した。このバインダーはファイバーマットへの接触により直ちに再固形 化した。得られる予備成形品は３．３ｋｇ／ｓ”の密度を有し、そして９．６％ のバインダーを含んでいた（ガラス燃焼試験により測定）、その厚みは７ｎｓ＋ であった。

第２の実験において、厚さ９１、重さ５　、１　ｋｇ　／ａａ　”そして８．２ 重量％のバインダーを含む予備成形品を同様の方法で作った。この予備成形品は 、約３．５ｋｇ／＋＊”の最大密度に限定される常用の空気導入予備成形品より もはるかにコンパクトであった。

夫施■童 連続ガラスロービング（Ｒｏｖｃｌｏｔｈ　３６５４＋　Ｆｉｂｅｒ　ｇｌａｓ ｓ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓより市販）を織布マットの形態において水平面に置い た。実施例１と同し方法で約３重量％のバインダーを通用した。得られる予備成 形品は丈夫であり、そして約１００°Ｃへの加熱によって成形のための任意の所 望の形態へと容易に成形されうる。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 平成５年６月２ノ日

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．ファイバーマットにバインダーを適用する方法であって、（ａ）少なくとも 部分的に溶融した粘着性バインダー材料の複数の粒子をファイバーマットの上に 適用し（この材料は２５℃で固体であり、前記粒子は１００重量部のファイバー マット当たり０．２５〜２０重量部において用いる）、次いで （ｂ）前記バインダー材料を、それが固体である温度にまで冷やし、これにより この粒子をこのマット中のファイバーに接着させ、そして前記ファイバーを互い に結合させ合うこと、を含んで成る方法。
2. ２．前記バインダー材料が熱可塑性有機ポリマーであり、そして前記ファイバー がガラス、グラファイト、カーボン又は高曲げ弾性有機ポリマーファイバーより 成る、請求項１に記載の方法。
3. ３．前記ファイバーが１〜１０００ミクロンの径を有しており、そして１００重 量部のマット当たり１〜２０重量部のバインダーを用いる、請求項２に記載の方 法。
4. ４．前記バインダー材料がエポキシ樹脂であり、そしてファイバーが０．２５〜 １０インチの平均の長さを有するガラスである、請求項３に記載の方法。
5. ５．前記マットが織布又はループ型ガラスファイバーより成る、請求項３に記載 の方法。
6. ６．ファイバーマットにバインダーを適用する方法であって、（ａ）２５℃で 固体である材料の複数の粒子をエネルギー起源を通じてスプレーし、これにより この粒子が少なくとも部分的に溶融して粘着性となるようにし、 （ｂ）前記の少なくとも部分的に溶融した粒子をファイバーマットと接触させ（ 前記粒子は１００重量部のファイバーマット当たり０．２５〜２０重量部の量で 用いる）、次いで （ｃ）前記粒子をそれらが固体である温度にまで冷やし、これによりこの粒子を このマット中のファイバーに接着させ、そして前記ファイバーを互いに結合させ 合うこと、 を含んで成る方法。
7. ７．前記バインダー材料が熱可塑性有機ポリマーであり、そして前記ファイバー がガラス、グラファイト、カーボン又は高曲げ弾性有機ポリマーファイバーより 成る、請求項６に記載の方法。
8. ８．前記ファイバーが１〜１０００ミクロンの径を有しており、そして１００重 量部のマット当たり１〜２０重量部のバインダーを用いる、請求項６に記載の方 法。
9. ９．前記バインダー材料がエポキシ樹脂であり、そしてファイバーが０．２５〜 １０インチの平均の長さを有するガラスである、請求項８に記載の方法。
10. １０．前記マットが織布又はループ型ガラスファイバーより成る、請求項８に記 載の方法。
11. １１．予備成形品を製造する方法であって、（ａ）複数の短い補強用ファイバー をスクリーンに適用して成形マットを作り、 （ｂ）少なくとも部分的に粘着性のバインダー材料の複数の粒子をスプレーして 前記粒子が前記マットに接着するようにし（この材料は２５℃で固体である）、 次いで、前記ファイバーをスクリーン上の位置に維持させながら、 （ｃ）前記バインダー材料をそれが固体である温度にまで冷やし、これによりこ のバインダー材料をこのマット中のファイバーに接着させ、そして前記ファイバ ーを互いに結合させて寸法的に安定な予備成形品を形成せしめ、次いで （ｄ）得られる予備成形品をこのスクリーンから取り外す、ことを含んで成る方 法。
12. １２．前記ファイバーが１〜１０００ミクロンの径及び０．２５〜４インチの平 均の長さを有しており、そして１００重量部のマット当たり１〜２０重量部のバ インダーを利用する、請求項１１に記載の方法。
13. １３．前記ファイバーがガラス、グラファイト、カーボン又は高曲げ弾性有機ポ リマーであり、そして前記バインダー材料が熱可塑性有機ポリマーである、請求 項１２に記載の方法。
14. １４．段階（ａ）及び（ｃ）を同時に行う、請求項１３に記載の方法。
15. １５．段階（ｃ）において、前記バインダー材料粒子が火炎によって少なくとも 部分的に溶融されている、請求項１４に記載の方法。
16. １６．段階（ｃ）を火炎スプレー装置を用いて行う、請求項１５に記載の方法。
17. １７．段階（ａ）及び（ｃ）を順に行う、請求項１３に記載の方法。
18. １８．段階（ｃ）において、前記バインダー材料粒子を火炎により少なくとも部 分的に溶融させる、請求項１７に記載の方法。
19. １９．段階（ｃ）を火炎スプレー装置を用いて行う、請求項１６に記載の方法。
20. ２０．段階（ａ）−（ｄ）を、段階（ｅ）を行う前に少なくとも２回行う、請求 項１７に記載の方法。