JPH0671646A - 繊維複合シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 繊維複合シートが薄肉の場合であっても、肉
厚分布及び繊維分布が均一でしかもボイドが極めて少な
くなるようにする。 【構成】 シート状に広げられた多数の連続モノフィラ
メントよりなる強化繊維束Ｆ１を、所定間隔をおいて上
下に対向せしめられた一対の気体吹出口１、２間を通過
させ、両吹出口１、２より吹出す気体のうち上方の気体
にあらかじめ粉体熱可塑性樹脂Ｒを混合させることによ
り、粉体状熱可塑性樹脂Ｒを強化繊維に付着させる。樹
脂付着繊維Ｆ２の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート化
し、繊維複合シートＳを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックやエンジ
ニアリングプラスチックの補強材料として用いられるプ
リプレグシート及びスタンパブルシートなど繊維複合シ
ートの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維複合シートの製造方法として、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、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
繊維束の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート化する方法
は知られている（特公昭５２−３９８５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、
繊維に対する粉体状熱可塑性樹脂の付着にむらがあるた
め、特に、薄肉のシートを製造する場合、肉厚分布及び
繊維分布の均一なものを得ることが困難であった。ま
た、強化繊維束が充分開繊されないため、粉体状熱可塑
性樹脂がフイラメント相互間に捕捉され難く、シートに
ボイドが残留し、高強度のものを得ることが困難であっ
た。

【０００４】本発明の目的は、上記の問題を解決した繊
維複合シート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】本発明による繊維複合シ
ートの製造方法は、シート状に広げられた多数の連続モ
ノフィラメントよりなる強化繊維束を、所定間隔をおい
て対向せしめられた一対の気体吹出口間を通過させる際
に、両吹出口より吹出す気体の少なくともいずれか一方
にあらかじめ粉体熱可塑性樹脂を混合させることによ
り、粉体状熱可塑性樹脂を強化繊維に付着させる工程
と、樹脂付着繊維の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート
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、ガラス繊維、カーボン
繊維、セラミック繊維、ポリアマイド繊維、ポリエステ
ル繊維などがあげられる。強化繊維の軟化点は、熱可塑
性樹脂の溶融点より高くなければならない。強化繊維の
軟化点が熱可塑性樹脂の溶融点以下であると、加熱溶融
時にその強度が失われる。

【０００７】モノフィラメントの直径は１〜５０μｍ、
とくに２〜３０μｍが好適である。１μｍ未満では、加
熱溶融工程までの引き取りや振動により生じるテンショ
ンに耐え得る強度が得られず、また繊維複合シートとし
ての強度も得にくい。５０μｍを超えると、粉体状熱可
塑性樹脂の流動では開繊しにくい。

【０００８】強化繊維束のテンションの最適値は、強化
繊維のフィラメント径によって異なるが、５００〜３０
００ｇｆが好適である。テンションが５００ｇｆ未満で
は強化繊維束は開繊しにくく、３０００ｇｆを超える
と、強化繊維が加熱溶融工程までの引取りや振動により
生じるテンションに耐え得ない場合がある。ボビンに巻
かれている強化繊維束は、通常結束剤によってシート状
に保持されているが、これをガイド・バーに案内接触さ
せることにより、さらに広幅のシート状にすることが好
ましい。

【０００９】粉体熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのオレフィン重合体、塩化ビニ
ル樹脂およびその共重合体、ポリエーテルサルフォン、
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、これらの熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との
混合樹脂などがあげられ、粒子径は１０〜３００μｍ程
度が好適である。１０μｍ未満では、気体の吹出し時に
飛散する粉体が多すぎ、３００μｍを超えると、自重が
重くなり、特に下方から気体を吹出す場合混合状態が悪
くなるし、一旦強化繊維に付着した粉体状熱可塑性樹脂
もその状態を保ちにくくなる。

【００１０】気体の風速は０．５〜４．０ｍ／秒が好適
である。風速が０．５ｍ／秒未満であると強化繊維束の
開繊は促進されず、粉体状熱可塑性樹脂の運搬能力にも
乏しい。また、風速が４．０ｍ／秒を超えると粉体状熱
可塑性樹脂は強化繊維に含浸付着し難くなる。

【００１１】気体中の粉体状熱可塑性樹脂の含有量は、
用いる粉体状熱可塑性樹脂の粒径や重量、もう一方の気
体の風速や粉体状熱可塑性樹脂の含有量によって異なる
が、５〜５０ｋｇ／ｍ³ が適当である。５ｋｇ／ｍ³ 未
満であると強化繊維への樹脂供給の効率が悪くなり、強
化繊維に付着する粉体状熱可塑性樹脂量は非常に少なく
なり、５０ｋｇ／ｍ³ を超えると、前述した範囲の風速
では万遍な混合状態が得られにくくなる。

【００１２】両側から吹出す気体の風速、粉体状熱可塑
性樹脂の含有量、強化繊維への吹付け範囲は、使用目的
に必要な成形品の品質により適宜選択される。気体の温
度、湿度は強化繊維に塗布もしくは結合されている表面
改質剤、結束剤、用いられる熱可塑性樹脂により、粉体
状熱可塑性樹脂の混合状態が万遍なく保たれ得る範囲内
で適宜選択される。

【００１３】気体に粉体状熱可塑性樹脂を混合させる手
段としては、ブロアーまたはエア・コンプレッサーから
供給される気体に対し粉体状熱可塑性樹脂を連続投入す
る方法、底面がメッシュ、フェルト、ガーゼなどの細目
繊維で構成されている樹脂槽に底から気体を供給する方
法などがあげられる。

【００１４】気体吹出口は加熱ロール迄の間に複数対配
置し、これらの間を強化繊維束を順次通過させ、強化繊
維に粉体状熱可塑性樹脂を付着させてもよい。また、強
化繊維束に対する粉体状熱可塑性樹脂混合気体吹付け工
程の前に、強化繊維束を気体または槽の振動によって形
成せられる流動床内を通過させ、強化繊維に粉体状熱可
塑性樹脂を含浸付着させる工程を組合わせてもよい。

【００１５】樹脂付着繊維の熱可塑性樹脂の加熱溶融に
は、加熱ロール、熱風、遠赤外線などの汎用加熱源が使
用できる。加熱温度は、粉体熱可塑性樹脂の種類や繊維
複合シートの用途などにより適宜選択される。

【００１６】なお本明細書において、粉体状熱可塑性樹
脂を強化繊維に付着させるとは、強化繊維に直接付着し
ている熱可塑性樹脂に、さらに熱可塑性樹脂を付着させ
る場合をも含むものであり、また、熱可塑性樹脂が強化
繊維と強化繊維の間に存在しているか、強化繊維の外側
に存在しているかは、問わないものである。

【００１７】

【作用】本発明による繊維複合シートの製造方法は、シ
ート状に広げられた多数の連続モノフィラメントよりな
る強化繊維束を、所定間隔をおいて対向せしめられた一
対の気体吹出口間を通過させる際に、両吹出口より吹出
す気体の少なくともいずれか一方にあらかじめ粉体熱可
塑性樹脂を混合させることにより、粉体状熱可塑性樹脂
を強化繊維に付着させるものであるから、シート状に広
げられた強化繊維束の両面に対して吹付けられた気体は
強化繊維束の幅方向に流れ、その気流によって開繊が促
される。その結果、粉体状熱可塑性樹脂が各モノフィラ
メントに付着するとともにモノフィラメント相互間に捕
捉され、さらに、吹付け気体によって強化繊維に過剰に
付着した粉体状熱可塑性樹脂が吹落とされ、適当な量に
調整される。このため、後工程により樹脂付着繊維をシ
ート化すると、繊維分布、肉厚分布及びボイドレスに優
れた繊維複合シートが得られることになる。

【００１８】

【実施例】

実施例１ 図１には、この実施例に用いられる繊維複合シートの製
造装置が示されている。

【００１９】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。

【００２０】図１の装置は、所定間隔をおいて配置せら
れた方形状の上下一対の吹出口(1)(2)と両吹出口(1)(2)
の後方に、側面からみて真中のものを下にして千鳥状に
配置せられた３本の後部ガイド・バー(3) を介して配置
せられた強化繊維巻戻しボビン(4) と、両吹出口(1)(2)
の前方に、後部ガイド・バー(3) と同様の態様で配置せ
られた３本の前部ガイド・バー(5) を介して配置せられ
た上下一対の加熱ロール(6) と、加熱ロール(6) の前方
に配置された巻取機(7) とを備えている。なお、複数の
強化繊維束巻戻しボビン(4) は、便宜上上下に分けて図
示したが、実際は横方向一列に並列状に存在する。

【００２１】上下吹出口(1)(2)は、ともに送風管(8)(9)
の先端に設けられており、送風管(8)(9)の基端にはブロ
ア(10)が配置せられている。また、上部吹出口(1) の送
風管(8) の長さの中間には、接続管(11)を介して樹脂投
入装置(12)が設けられており、樹脂投入装置(12)には粉
体状熱可塑性樹脂（Ｒ）が入れられている。

【００２２】つぎに、繊維複合シートの製造方法につい
て説明する。

【００２３】各巻戻しボビン(4) から多数の連続フィラ
メントよりなる強化繊維束(F1)１２本を巻戻し、後部ガ
イド・バー(3) によりシート状に広げ横に並べた状態で
上下一対の気体吹出口(1)(2)間を通過させ、両吹出口
(1)(2)より吹出す気体の上方のものに粉体熱可塑性樹脂
（Ｒ）を混合させることにより、粉体状熱可塑性樹脂
（Ｒ）を強化繊維に付着させる。

【００２４】すなわち、吹出し気体の強化繊維束(F1)の
幅方向に流れる気流により、強化繊維束(F1)の開繊を促
しかつ粉体状熱可塑性樹脂（Ｒ）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。開繊された樹脂付着繊維(F2)を前部ガイド・バー
(5) に導いてからその熱可塑性樹脂を２００℃の加熱ロ
ール(6) により加熱溶融してシート化し、得られた繊維
複合シート（Ｓ）を巻取機(7) に巻取る。

【００２５】粉体状熱可塑性樹脂としては、粉体状塩化
ビニル樹脂（平均粒径１００μ）１００phr を安定剤
１．５phr 、滑剤０．５phr とともにスーパー・ミキサ
ーで混合して用い、強化繊維としては、ロービング状ガ
ラス繊維を用いた。両吹出口(1)(2)の開口部は長方形で
長さ４２０mm、幅４０mmとし、かつ各吹出口(1)(2)と強
化繊維束(F1)との距離を２０mmに設定した。送風管(8)
(9)の内径は１００mmとし、これに気体として空気を供
給し、上部送風管(8) 中に樹脂投入装置(12)より粉体状
熱可塑性樹脂（Ｒ）を３０ｋｇ／ｍ³ の割合で投入し、
強化繊維束(F1)に対し上部吹出口(1) より粉体状熱可塑
性樹脂混合気体を、下部吹出口(2) より気体のみを２．
５ｍ／秒で吹付けた。また、ライン速度を１ｍ／分とし
た。

【００２６】図２には、ガラス繊維複合シート（Ｓ）の
横断面図が示されているが、同図において、(13)はガラ
ス繊維、(14)は塩化ビニル樹脂を示す。得られたガラス
繊維複合シート（Ｓ）の平均厚みは０．４mm、幅は４０
０mm、ガラス繊維含有率は５５重量％であった。

【００２７】実施例２ 下部吹出口(2) からも実施例１と同一の粉体状熱可塑性
樹脂混合気体を強化繊維束(F1)に吹付けた以外は、実施
例１と同様にして繊維複合シートを製造した。 実施例３ この実施例は、図３に示す装置を用いて繊維複合シート
を製造したものである。すなわち、この装置は、図１の
後部ガイド・バー(3) の代わりに流動床装置(15)を配置
したもので、巻戻された強化繊維束(F1)を槽の上部前後
及び下部前後に配されたガイド・バー(16)により粉体状
熱可塑性樹脂（Ｒ）の流動床を１２秒間通過させた後は
実施例１と同様にして繊維複合シートを製造した。な
お、流動床を得るため、流動床装置(15)の底に接続され
た送風管(17)より槽内に２．０ｍ／秒で空気を供給し
た。

【００２８】実施例３において、実施例１と同一部分に
は同一符号を付することによりその説明は省略されてい
る。

【００２９】比較例１ 上部気体吹出口(1) よりの粉体状熱可塑性樹脂混合気体
の吹出を行なわないこと以外は実施例３と同様にして繊
維複合シートを製造した。

【００３０】比較例２ 下部気体吹出口(2) よりの気体の吹出を行なわないこと
以外は実施例３と同様にして繊維複合シートを製造し
た。

【００３１】表１に各例の繊維分布測定及び肉厚分布測
定の結果を示した。

【００３２】(1) 繊維分布測定 各例の繊維複合シートを幅方向に４０等分割し、熱可塑
性樹脂をオーブンで焼出して繊維含有量を測定し、ＣＶ
値（変動係数を百分率表示したもの）を算出した。

【００３３】(2) 肉厚分布測定 各例の繊維複合シートを幅方向４０点に分割し、マイク
ロメーターを用い肉厚を測定し、ＣＶ値を算出した。

【００３４】(3) ボイド率 各例の繊維複合シートの水中で測定した実比重と、繊維
含有率から算出した比重（繊維比重２．５、塩化ビニル
樹脂比重１．３で計算）よりボイド率を算出した。

【００３５】

【表１】 上記結果より明らかなように、本発明の方法で製造した
繊維複合シートは、繊維分布、肉厚分布及びボイドレス
において優れていた。

【００３６】

【発明の効果】本発明の繊維複合シートの製造方法によ
れば、通常肉厚の場合は勿論、薄肉であっても肉厚分布
及び繊維分布が均一でしかもボイドが僅少のシートを得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に使用される繊維複合シート
の製造装置の一部を切欠いた側面図である。

【図２】繊維複合シートの拡大横断面図である。

【図３】実施例３に使用される繊維複合シートの製造装
置の一部を切欠いた側面図である。

【符号の説明】

(1)(2) ：気体吹出口 (F1) ：強化繊維束 (F2) ：樹脂付着繊維 (R) ：粉体状熱可塑性樹脂 (S) ：繊維複合シート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状に広げられた多数の連続モノフ
   ィラメントよりなる強化繊維束を、所定間隔をおいて対
   向せしめられた一対の気体吹出口間を通過させる際に、
   両吹出口より吹出す気体の少なくともいずれか一方にあ
   らかじめ粉体熱可塑性樹脂を混合させることにより、粉
   体状熱可塑性樹脂を強化繊維に付着させる工程と、樹脂
   付着繊維の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート化する工
   程とを含むことを特徴とする繊維複合シートの製造方
   法。