JPH0674543B2 - 透過性を有するシ−ト状繊維構造物を製造する方法 - Google Patents

透過性を有するシ−ト状繊維構造物を製造する方法

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JPH0674543B2
JPH0674543B2 JP62187469A JP18746987A JPH0674543B2 JP H0674543 B2 JPH0674543 B2 JP H0674543B2 JP 62187469 A JP62187469 A JP 62187469A JP 18746987 A JP18746987 A JP 18746987A JP H0674543 B2 JPH0674543 B2 JP H0674543B2
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ザ・ウイギンズ・ディープ・グループ・リミテッド
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、透過性を有するシート状繊維構造物を製造す
る方法、および、該方法によって製造される繊維製造物
に関するものである。
従来の技術および 発明が解決しようとする問題点 欧州特許出願85300031.3号（欧州特許公開0148760号）
に開示されているシート状繊維構造物を製造する方法
は、特定寸法の単繊維と緻密化されていない粒子状可塑
性物質とからなるウェブを、該繊維と可塑性物質とが結
合するように処理するものである。前記可塑性物質は、
巻き取られるか、例えばスチールバンド型等の連続した
高温の二重ベルトプレスに送り込むことによって緻密化
される。これは、乾燥用トンネルから直接送られてきた
材料、または、すでにリールに巻き取られている材料を
緻密化するために使用されてもよい。
この方法は、湿潤した繊維によって補強された可塑性物
質ウェブを製造するため製紙技術を用いる。この技術に
よって製造された製品は、多孔性であり、前記ウェブを
乾燥するのに貫通ドライヤーの使用を可能とする。この
段階において、前記ウェブは、補強用単繊維マトリック
ス中に熱可塑性粉末を分散させたものである。取扱いを
容易にするため、前記ウェブ乾燥に先立って、バインダ
ーを使用してもよい。しかしながら好ましくは、前記可
塑性物質が熱可塑性物質である場合、熱可塑性粉末が部
分的に溶融して前記繊維に固着するように、ドライヤー
を使用して高温ガスをウェブ中に貫流させる。このよう
にして、加熱の程度によって、剛性、あるいは可撓性を
有する多孔性ウェブが製造される。しかしながら、注意
深く取扱わないかぎり、前記ウェブは、損傷し易く、前
記繊維、熱可塑性物質粉末、添加物等の微少な物質の損
失が生じ易い。この段階における前記物質は、巻き取ら
れた状態で成形されるか、完全に緻密化した無孔性シー
トを製造するため、連続したスチールバンドもしくは不
連続プレスで加熱プレスおよび冷却されてもよい。
しかしながら、連続した二重ベルトプレスは高価であ
り、不連続プレスを使用した場合は時間がかかるという
問題点がある。さらに、完全に緻密化したシートは、そ
の後の処理に問題がある。
故に、本発明は、前述のようなプレスを使用することな
く、剛性且つ多孔性で透過性を有するシート状繊維構造
物を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明による剛性で透過性を有するシート状繊維構造物
を製造する方法は、高い弾性率を有し7mmから50mmの長
さを有する20％から60％の単繊維と、実質的に緻密化し
ていない重量比40％から60％の粒子状可塑性物質とを有
するウェブを形成した後、前記可塑性物質が流動して前
記繊維を湿潤させることができるように、前記可塑性物
質を加熱して溶融させるとともに、対向挾持面の間隔が
非緻密化ウェブの厚み以下であって完全に緻密化したウ
ェブの厚み以上となるように設定された１対のニッパー
ローラ間に送り込み、該ニッパーローラを通過した前記
ウェブを膨張させ実質的な透過性を維持させる工程から
成るものである。前記ニッパーローラの対向挾持面の間
隔は、完全に緻密化した前記ウェブの厚みより５％から
10％大きくなるように設定してあるのが好ましい。ま
た、前記繊維は、分離した単一繊維であるのが好まし
い。従って、ガラス繊維が短尺繊維束としてて使用され
る場合、前記束は、前記構造物形成前に単一繊維に分解
される。
高弾性率とは、前記構造物から形成される緻密化したシ
ートのものよりも実質的に高い弾性率を意味する。この
カテゴリーに入る繊維としては、ガラス、カーボン、セ
ラミック繊維、および、「Kevlar」や「Nomex」という
商標で販売されているアラミド繊維、ならびに、10,000
メガパスカルより高い弾性率を有する繊維が含まれる。
粒子状可塑性物質は、製造時において前記構造物の結合
力を高めるために使用される短尺の可塑性物質繊維を含
む。
前記結合力は、前記構造物内における前記可塑性物質の
温度特性を利用することによって達成される。それ故、
前記構造物は、熱可塑性成分がその表面において隣接す
る粒子や繊維に溶着するのに十分なように加熱されても
よい。また、同様な効果を得るため、ポストフォーミン
グ可能な熱硬化性成分を加熱してもよい。しかしなが
ら、加熱条件は結合後において可塑性物質の変質を防止
するものである様注意しなければならない。
個々の繊維は7mmより短いものであってはならない。と
いうのは、それより短い繊維は、最終的に成形された製
品における十分な補強硬化をもたらすものではないから
である。さらにに、あまり長い繊維は前記繊維構造物を
製造する好ましい方法にあっては取扱いが困難となるた
め、前記繊維は50mmより長いものであってはならない。
構造的強度を得るためガラス繊維を使用する場合、前記
繊維の直径は13μｍ以下であるのが好ましい。というの
は、13μｍ以上の直径を有する繊維は、成形後の可塑性
物質マトリックスを効率的に補強できるものではないか
らである。
前記熱可塑性物質は粒子状であるのが好ましい。適当な
熱可塑性物質には、可塑的にした、または非可塑的にし
た、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ア
クリロニトリルスチレン、ブタジエン、ポリエチレンテ
レフタル酸塩、ポリブチレンテレフタル酸塩、およびポ
リ塩化ビニル、または、前記物質同士の混合物、または
前記物質とその他の重合体物質との混合物が含まれる。
その他の適当な熱可塑性物質には、ポリフェニレンエー
テル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、
熱可塑性ポリエステル、ポリエーテルイミド、アクリロ
ニトリル−ブチラクリレート−スチレンポリマー、アモ
ルファスナイロン、ポリアリレンエーテルケトン、また
は、これらの物質の混合物、または、これらの物質とそ
の他の重合体物質との混合物が含まれる。水によって化
学的影響を受けず、化学的に分解することなく溶融する
か溶融、成形できるように加熱軟化することができる熱
可塑性粉末を使用してもよい。
可塑性物質粉末は過度に微小であってはならないが、粗
い砂、微小な米粒等の約1.5mmより粗い粒子は、成形工
程時において均質な構造物を形成するのに十分な程度に
流動しない点で満足できるものではない。より大きな粒
子を使用した場合、緻密化したときの可撓性がかなり減
少することになる。可塑性物質粒子の大きさは1mm以下
が好ましい。
前記構造物は透過性を有するものであるため、欧州特許
出願85300033.9号（欧州特許公開0148762号）に記載さ
れているように、高温空気透過によって予備加熱可能で
ある。この技術は緻密化したシートにあっては達成し難
い方法によって全構造物の急速な均質加熱を可能とする
ものであり、前記欧州特許出願に開示されている要旨は
本願明細書において参照されている。
前記構造物の多孔性は、液体状熱硬化性樹脂による表面
コーティングまたは含浸を可能とする。もちろん、前記
樹脂は、硬化が始まる前に成形部に移送できるように、
硬化の遅いもの、または、ポストフォーミング可能なも
のでなければならない。典型的には、成形者は先ず急速
に前記熱可塑性成分を加熱する。その後、前記シート
は、迅速に成形プレスに移送され、熱硬化性樹脂の硬化
が完了する前に所望の形状にプレスされる。
前記熱硬化性樹脂による含浸は、緻密化した製品が製造
されるように完全なものであってもよく、製品の表面層
だけに制限されてもよい。これによって、膨張した熱可
塑性物質の剛性が増し、水や油等の他の流体が膨張した
中央部分に進入するのを防止するシール面が形成され
る。表面における余分な液体状熱硬化性物質は、成形型
がシートメタルの代わりに使用された場合要求され、且
つ、従来の繊維によって補強された可塑性物質にあって
は得がたい極めて平滑な光沢のある外観を得るのに使用
してもよい。
前記膨張した熱可塑性シートを含浸するのに使用される
熱硬化性樹脂には、フェノールホルムアルデヒド樹脂、
尿素およびメラミンホルムアルデヒド樹脂、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステルおよびポリウレタン等のフェノ
ールポリエステル樹脂を含む。さらに、ポストフォーミ
ング可能な熱硬化性物質を使用してもよい。
成形者が緻密化したシートだけしか取扱うことができな
い場合、前記繊維構造物は、適当な長さに切断し、加熱
した後、加圧状態にて冷却することによって、緻密化し
てもよい。このような緻密化は、前記シートの可塑性成
分全部が熱可塑性物質である場合のみ実施可能である。
前述した特徴のすべては、欧州特許出願85300031.3号
（欧州特許0148760号）から認知できるものであって、
本発明に関連するものであり、前記特許出願に開示され
ている要旨は本願明細書において参照する。
前記ニッパーローラの温度は前記可塑性物質溶融温度以
下に維持されるように制御されるのが好ましい。前記ニ
ッパーローラのうちの一方は、ウェブ移送速度と同等が
それより高速で駆動されてもよい。
好ましくは、本発明は、前記ウェブを冷却前に前記ニッ
パーローラより大きな間隔を有するさらにもう１対のニ
ッパーローラに送り込んで、前記ウェブを計算し仕上が
り表面を向上させ工程を含む。
本発明は、乾燥物質が都合よく取扱うのには弱すぎる繊
維補強熱可塑性物質を使用しており、繊維を溶融重合体
で含浸して取扱い可能なように部分的に緻密化させるた
めバインダーの使用、または、加熱加圧状態での短い滞
留時間を必要とする。
実施例 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を説明する。
本発明の方法に使用する材料としては、圧縮後に少なく
とも一部が圧縮前の状態に回復し、シートを構成する繊
維の表面を湿潤させることのできる可塑性物質を含み透
過性を有するいかなる弾性繊維シートを使用することが
できる。
本発明の方法に使用する好ましい材料は、高い弾性率
（後述）を有し約7mmから約50mmの長さを有する重量比2
0％から60％の補強繊維と、ほとんど緻密化していない
重量比40％から80％の可塑性物質とから成り、前記可塑
性物質成分が可撓性を有し空気に対して透過性を有する
シート状構造物に結合されるものである。
本明細書において高弾性率とは、前記構造物から形成さ
れる緻密化したシートより高い弾性率を意味する。この
カテゴリーに入る繊維は、ガラス、カーボン、セラミッ
ク繊維、もしくは、「Kevlar」、「Nomex」という商標
で販売されているアラミド繊維等の繊維を含み、10,000
メガパスカルより高い弾性率を有するいかなる繊維をも
含むものである。
前述の材料を製造する方法は欧州特許出願85300031.3号
（欧州特許公開0148760号）に開示されており、該欧州
特許出願は、さらに、前記材料を加熱加圧状態で圧縮
し、冷却後に不透過性の緻密化シートを製造する方法を
も提案している。本発明の方法では、前記欧州特許出願
85300031.3号によって製造された材料を不透過、非緻密
化状態で用いるのが好ましい。しかしながら、緻密化し
た材料もまた、適当に予備加熱した後本発明の方法によ
って処理可能である。
第１図および第２図は、ガスバーナー（３）が設けられ
た導入ダクト（２）と、蝶形弁（５）によって制御され
る排出ダクト（４）とを有するヒーターケーシング
（１）を示す。該ケーシング（１）内において、前記導
入ダクト（２）は、空気が中央室（７）まで自由に流れ
るようにするための孔を形成した側壁を有する圧力室
（６）に開口している。
前記中央室（７）内において、孔付ドラム（８）は、ケ
ーシング（１）の端部壁（9,10）に支持された軸受け
（図示せず）内で回転するように取り付けられている。
放射状に送風するファン（11）は、前記ケーシング
（１）の前記バーナー（３）を取り付けた方の端部側
で、前記ドラム（８）と同軸に取り付けられている。前
記ファン（11）の入口（12）はドラム（８）の中核部
（13）に連結され、ファン（11）はバーナー（３）の直
ぐ前方で圧力室（６）内に送風するようになっている。
ドラム（８）およびファン（11）は、スピード変化可能
な駆動手段（14,15）の各々によって個々に駆動され
る。
開口（16）はケーシング（１）の前壁（17）に形成され
ており、導入ローラ（18）および排出ローラ（19）は、
夫々、前記開口（16）の直上および真下に配設されてい
る。内方調整部材（20）は、ケーシング（１）から加熱
空気が逃げるのを制限するため、ドラム（８）内の前記
開口（16）に隣接した箇所に配設されている。前記開口
（16）の外側には、２対のスチール製ニッパーローラ
（21,22,23,24）が設けられている。
本発明の方法を実施するため第１図および第２図の装置
を使用する際、前述したもののように補強繊維と可塑性
物質とから成る透過性シート（25）は、導入ローラ（1
8）上に供給される。次に、シート（25）は、ドラム
（８）の周囲を通り、排出ローラ（19）を通ってケーシ
ング（１）外に出る。ドラム（８）が回転することによ
り前述シート（25）が中央室（７）中を通過する際、フ
ァン（11）によって、高温空気が圧力室（６）を介して
ドラム（８）内に循環される。前記高温空気はバーナー
（３）によって所望温度に保たれる。余分な高温空気は
排出ダクト（４）に設けた蝶弁（５）によって通気が制
御される。
ケーシング（１）における空気の温度は、前記シート
（25）の可撓性成分を溶解温度にまで温度上昇させるよ
うなレベルに保たれる。次に、前記シート（25）は１対
のニッパーローラ（21,22）間に挿入される。ニッパー
ローラ（21,22）の対向挾持面間の間隔は、完全に緻密
化されたウェブの厚みより５％から10％増しとなるよう
に設定される。前記ローラ（21,22,23,24）は、直径が
約25cmであり、重合体溶融温度以下の温度に保持される
ように、水スプレー等の手段によって温度制御されるも
のである。ニッパーローラの圧縮によって生じるウェブ
速度増加のため、少なくとも１つのニッパーローラは、
ドライヤーからのウェブの移送速度と同等またはそれよ
り高速で駆動される。
溶融したウェブをローラニッパーに挿入することによ
り、溶融した重合体の小滴は流動して繊維を完全に湿潤
し、前記繊維と重合体との強い網状組織が形成される。
この網状組織におけるいかなる微小粉状添加物は、しっ
かり保持され落下しないものとなる。
ニッパーローラを離れる時、前記ウェブ（25）は以然と
して重合体溶融温度以上であるため、前記材料は、前記
ニッパーローラから解放されると、該ニッパーローラに
おいて個々のガラス繊維に加わっていた応力が緩和され
ることにより、再膨張する。
より大きな挾持面間隔の第２ニッパーローラ（23,24）
は、ウェブを計量し、シートが冷却して固くなる前にそ
の表面をより平滑にするために設けられている。
このようにして剛性を有するように膨張した多孔性のシ
ートは、切断図（図示せず）に送られて、任意サイズの
ボードに切断される。次に、前記ボードは、前記欧州特
許出願85300033.9号（欧州特許公開0148762号）等に記
載されているように、高熱ガスによって再加熱され所望
の形状にプレス成形してもよい。また、前記シートは平
たいボードを形成するために使用してもよく、この目的
のためには、原材料にかなりの量の熱硬化性粉末を入れ
る。この場合、前記熱硬化性粉末が硬化する前に、前記
シートは単に加圧成形される。さらに、前記シートは、
欧州特許出願85300035.4号（欧州特許公開0152994号）
に開示されているように液体状熱硬化性樹脂で含浸さ
せ、平坦成形状態に硬化させてもよい。
ニッパーローラで処理しガラス繊維で補強した熱可塑性
シートの強度向上および多孔度の一例として、欧州特許
出願85300031.3号（欧州特許公開0148760号）に記載さ
れている方法によって製造されたガラス繊維補強型ポリ
プロピレン乾燥ウェブは、ガラス比率が25重量％であ
り、基準重量は4,000g/m2であった。
第１図で示すように、あらかじめ乾燥した材料は、ヒー
ターに送られて210℃の高温空気をかけられながら回転
して200℃に加熱された。約10mmの厚さを有する加熱ウ
ェブは、前記ヒーターと同様な速度（毎分4.5m）で駆動
される２ローラカレンダーのニッパーに送り込まれた。
ローラ（21,22）は、直径が25cmで挾持面間隔が3.5mm
（構造物を完全に緻密化するのに十分な間隔）に設定さ
れる。前記ローラ（21,22）から解放された後、以然と
して高温のウェブにおける繊維の弾性によりシートは約
9mmの厚みになるまで再膨張する。第２ローラ対（23,2
4）はウェブが冷却時に所望の仕上がり厚みになるよう
に該ウェブを計量した。仕上がったシートの多孔度は、
最終計量厚みによって決まる。
加熱前、加熱後、および第１ニッパーローラ対（21,2
2）の後においてとられたサンプルについて、表２で示
す多孔度を除く物理的特性を表１に示す。
第３図は、第１図および第２図で示した装置が製造する
ものと同様な最終製品を製造する装置を示すが、この装
置は、固体状の熱可塑性マトリックスに弾性補強繊維を
分散させた緻密化シートからなる材料を使用している。
前記緻密化シートは空気に対して不透過性であるため、
高温空気加熱は行なわない。故に、加熱素子（33,34）
のための上、下ハウジング（31,32）を有する赤外線オ
ーブン（30）が設けられている。スチールメッシュ等か
らなる耐熱無端ベルト（35）は、ローラ（36,36）に巻
回され、前記加熱素子（33,34）間を走行する。前記コ
ンベアベルト（35）の端部には、該ベルト（35）と２対
のローラ（21,22,23,24）との間のギャップを架橋する
遊びコンベア（37）が設けられている。なお、前記ロー
ラ（21,22,23,24）は、第１図および第２図のものと形
状および作用が同一であるので、詳しい説明は省略す
る。この装置において、緻密化シート（38）は、コンベ
アベルト（35）上に載置され、赤外線オーブン（30）に
送り込まれ、熱可塑性物質が溶融するまで加熱され、前
記２対のローラ（21,22,23,24）に送り込まれる。
材料として緻密化シートを使用した場合、前記繊維はす
でに可塑性物質によって湿潤されてしまっているであろ
うということが理解される。しかしながら、ニッパーロ
ーラおよび計量ローラを使用することとにより、前記構
造物は均等性および多孔性を有することとなる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の方法を実施するための装置の一部断
面側面図、 第２図は、第１図のII−II線断面図、 第３図は、本発明を実施する装置の変更例の側面図であ
る。 （21,22）：ニッパーローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・ライアム・ワレス イギリス、バッキンガムシャー、ハイ・ウ ィコーム、フラックウェル・ヒース、オー ク・ウッド 13 (56)参考文献 特公 昭44−4876（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−33713（ＪＰ，Ｂ１) 特公 平４−40372（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−47182（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平２−50131（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭57−36133（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】およそ10,000メガ・パスカル以上の弾性率
    を有し7mmから50mmの長さを有する20％から60％の単繊
    維と、実質的に緻密化していない重量比40％から60％の
    粒子状可塑性物質とを有するウェブを形成することを含
    む、剛性で透過性を有するシート状繊維構造物を製造す
    る方法において、前記可塑性物質が流動して前記繊維を
    湿潤させることができるように、前記可塑性物質を加熱
    して溶融させるとともに、対向挾持面の間隔が未緻密化
    ウェブ（25）の厚み以下であって完全に緻密化したウェ
    ブの厚み以上となるように設定された１対のニッパーロ
    ーラ（21,22）間に送り込み、該ニッパーローラ（21,2
    2）を通過した前記ウェブ（25）を膨張させ実質的な透
    過性を維持させる工程から成ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記ニッパーローラの対向挾持面の間隔
    は、完全に緻密化したウェブ（25）の厚みより５％から
    10％大きくなっていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記ウェブ（25）は熱可塑性成分を有し、
    前記構造物は、前記熱可塑性成分の表面が隣接する粒子
    および繊維に溶着するように加熱されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記ウェブ（25）がポストフォーミング可
    能な熱硬化性成分を有し、該熱硬化性成分は加熱されて
    隣接する粒子および繊維に溶着されることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記可塑性物質の粒子は1.5mm以下の大き
    さであることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
    ４項までのいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記可塑性物質の粒子は1mm以下の大きさ
    であることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の
    方法。
  7. 【請求項７】前記熱可塑性物質は、可塑的または非可塑
    的にした、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレ
    ン、アクリロニトリルスチレン、ブタジエン、ポリエチ
    レンテレフタル酸塩、ポリブチレンテレフタル酸塩、ポ
    リ塩化ビニル、前記２つのまたは、それ以上の物質同士
    の混合物であることを特徴とする特許請求の範囲第３
    項、第５項または第６項のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンエー
    テル、ポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、
    熱可塑性ポリエステル、ポリエーテルイミド、アクリロ
    ニトリル−ブチラクリレート−スチレンポリマー、アモ
    ルファスナイロン、ポリアリレンエーテルケトン、前記
    ２つの、またはそれ以上の物質同士の混合物であること
    を特徴とする特許請求の範囲第４項、第５項または第６
    項いずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記構造物は高温空気透過によって予備加
    熱されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
    ８項までのいずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記ニッパーローラ（21,22）の温度を
    前記可塑性物質溶融温度以下に維持されるように制御す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第９項ま
    でのいずれか１項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記ニッパーローラ（21,22）のうちの
    一方は、ウェブ移送速度と同等かそれより速い速度で駆
    動されることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第
    10項までのいずれか１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記ウェブ（25）を冷却前に前記ニッパ
    ーローラより大きな挾持面間隔を有するさらにもう１対
    のニッパーローラ（23,24）に送り込み、前記ウェブを
    計量し仕上がり表面を向上させる工程を有することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項から第11項までのいずれ
    か１項に記載の方法。
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