JPH0814066B2 - カツトされたガラス繊維束とポリマーをベースとする結合剤とからなる絡み合つた繊維物質を製造する方法及び装置 - Google Patents

カツトされたガラス繊維束とポリマーをベースとする結合剤とからなる絡み合つた繊維物質を製造する方法及び装置

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JPH0814066B2
JPH0814066B2 JP21657187A JP21657187A JPH0814066B2 JP H0814066 B2 JPH0814066 B2 JP H0814066B2 JP 21657187 A JP21657187 A JP 21657187A JP 21657187 A JP21657187 A JP 21657187A JP H0814066 B2 JPH0814066 B2 JP H0814066B2
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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、ガラス繊維強化プラスチツク成形品を製造
するための出発物質として、カツトされたガラス繊維束
とポリマーをベースとする結合剤とからなる絡み合つた
繊維物質を製造する方法及びこの方法を実施する装置に
関する。
本発明は主としてカツトされたガラス繊維の加工に関
するが、同様に他の無機繊維又は合成有機繊維、例えば
炭素繊維、アラミド繊維又はポリエステル繊維に対して
も使用することができる。ガラス繊維に対していえるこ
とは、これを前記の同様に作用する繊維に当て嵌めるこ
ともできる。
従来の技術 カツトされたガラス繊維は大規模にガラス繊維強化プ
ラスチツク成形品に加工される。この場合ガラス繊維を
絡み合つた繊維に後処理するに当つては種々の問題が生
じる。それというのもガラス繊維は少なくとも有機繊維
に比べて曲げ応力が著しく硬いからである。ガラス繊維
をマルチフイラメント繊維ストランドから長手方向にカ
ツトした場合、個々のガラス繊維又は単繊維が互いに平
行かつ緊密に存在するガラス繊維束が生じる。このガラ
ス繊維束は絡み合つた単繊維に後処理することが極めて
困難である。実地においては繊維を散布してフリースに
し、フリースを液体プラスチツクで含浸させることによ
つて絡み合つた繊維物質を形成させるか、又は繊維を液
相で懸濁処理し、これを撹拌又は混合運動させることに
よつて絡み合つた繊維物質に加工している。この場合に
も液体プラスチツク又は粉末状結合剤は水性懸濁液と組
み合わせて使用する。後者の場合懸濁液は絡み合つた繊
維フリースの形成後乾燥する。
更に液状の湿潤剤を最高20重量％の量で加え、湿つて
はいるがなお流動可能の材料を得、これを中間生成物と
してプラスチツクの袋に詰めて次の加工業者に提供する
か又は加熱したベルト成形機で予備成形板材料に加工す
ることも提案されている（西ドイツ国特許出願公開第36
04888号明細書）。この中間生成物からは次いで所望の
ガラス繊維強化プラスチツク成形品を製造することがで
きる。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、乾燥ベースで加工するガラス繊維強化成形
品を製造するための出発物質として、カツトされたガラ
ス繊維束から絡み合つた繊維物質を製造する方法及び装
置を提供することを根本課題とする。
問題点を解決するための手段 この課題は本発明によれば、ガラス繊維束を乱気流中
で渦動させ、フイラメント状にし、結合剤を少なくとも
渦動処理過程で粉末状で供給することによつて解決され
る。
実際に行なつた実験では、著しく配向された互いに付
着可能のガラス繊維束は本発明による圧縮空気処理で絡
み合つた繊維物質に解体、従つてフイラメント化可能で
あり、その際短い単繊維は完全に分離し、同時にまつた
く不規則な配列及び配分が行なわれることを示した。こ
の方法によりカツトされたガラス繊維束から嵩張つた綿
様の繊維物質を製造することができ、これは個々のガラ
ス繊維を最高に無秩序化することによつて特徴づけられ
る。
絡み合つた繊維物質の上記製造過程で同時にプラスチ
ツク結合剤を粉末状で添加する。それというのも圧縮空
気流中で渦動処理することによつてガラス繊維を解体す
る際に同時に結合剤粉末を導入した場合には顕著な物質
混合物が得られ、混合物内で結合剤の粒子がガラス繊維
に付着するか又は綿状の絡み合つた繊維物質内に均一に
分配されて固持されるからである。有利には結合剤をガ
ラス繊維と一緒に空気流に導入する。渦動時にガラス繊
維及び結合剤はその異なる構造により（繊維又は粉末粒
子）異なつて走行し、その結果結合剤粒子は実際にガラ
ス繊維内に突入する。まず繊維を渦動させ、次いで結合
剤を加えて混合した場合、完全に均一な混合を得ること
はできない。この種の混合は最良の場合でも局部的に達
成されるだけである。
本発明による処置によつて結合剤は各ガラス繊維間に
機械的に係留し、その結果結合剤粒子又は粒子粉末はガ
ラス繊維により包囲され、ガラス繊維間に保持される。
この機械的係留は更に、角のある粗い表面形状を有する
粉末状結合剤を供給することによつて改良することがで
きる。他の優れた実施態様では、渦動に際して各成分を
静電気的に互いに付着させることができる。
結合剤粉末の調合は次の範囲内で行なうのが有利であ
る：熱可塑性プラスチツク50〜90重量％、カーボンブラ
ツク０〜15重量％、酸化防止剤０〜５重量％及びその他
の鉱物性のような充填剤、特に白亜、滑石又は同様のも
の０〜30重量％。
前記のように綿状の稠度を有する本発明方法で得られ
た絡み合つた繊維物質はフエルト状の形に圧縮すること
が有利である。その後絡み合つた繊維物質はこの形で以
後の加工のために処置することができる。例えばこの物
質シートバツグに詰込み、加工業者に渡すか又はフリー
ス製造後直ちに圧力及び熱を使用して中間生成物として
のプレート材に加工することができる。圧縮は特に、絡
み合つた繊維物質を真空下に袋に詰込むことによつて行
なうことができる。結合剤を繊維と一緒に渦動させたこ
とによつて、貯蔵及び運搬中に繊維及び結合剤が相分離
することは阻止される。
本方法を実施する装置は、通気口を有する渦動室と、
これに接続可能の圧縮空気導管と、ガラス繊維束及び結
合剤粉末用の少なくとも１個の供給装置とを備えている
ことによつて特徴づけられる。
ガラス繊維は１実施態様によれば供給装置を介して圧
縮空気導管に供給され、圧縮空気流により連行される。
この圧縮空気流は次の渦動室内で烈しい乱渦巻流に変
り、そこで各ガラス繊維は分離され、弛く絡み合つた状
態になる。選択的にガラス繊維を直接渦動室に供給する
こともできる。
有利には上記の装置は更に結合剤粉末用の少なくとも
１個の供給装置を有し、渦動室内で一作業工程で各ガラ
ス繊維を絡み合つた繊維物質に解体するだけでなく、同
時に乾燥結合剤と混合することもできる。
本発明による装置の他の優れた実施態様では、圧縮空
気導管は渦動室に達するマウスピースを有し、これは渦
動室に対して種々異なる方向に移動可能である。マウス
ピースは例えば流動軸に対して横方向で振動運動するか
又は流動軸を中心に回転運動をすることもできる。これ
により渦動室内には常に変化する渦動流が生じる。その
結果絡み合つた繊維物質を特に効果的かつ迅速に製造す
ることができる。
本発明の他の実施態様では渦動室は容器の横断面にわ
たつて広がる排出口を有する容器として構成されてお
り、また特に排出口に相対する側から容器内に挿入可能
で、排出口にまで移動可能の排出スライダを備えてい
る。この排出スライダにより容器中に堆積される絡み合
つた繊維物質は簡単に放出することができる。
本発明による装置のもう１つの特徴によれば排出口
に、絡み合つた繊維物質から圧縮フエルトを製造するた
めの圧縮機構が接続されている。
この圧縮機構は有利には排出スライダ及び排出口から
間隔を置いて配置された対圧プレートから構成すること
ができる。この方法により絡み合つた繊維物質は渦動室
から排出された直後にフエルトに予備成形される。
圧縮機構には、成形品を製造するための中間生成物と
してのガラス繊維強化プラスチツク板に圧縮ガラス繊維
フエルトを加工するための加熱されたベルトプレス装置
を接続するか、又はガラス繊維フエルトをシートバツグ
に詰込むための装置を接続することができる。前者の場
合中間生成物として、その製造直後に加熱された成形機
に供給するか又は次の加工業者に提供することのできる
取り扱い可能のガラス繊維強化プラスチツク板を生じ
る。後者の場合フエルトはこれに付与された形で包装す
ることができる。包装シートは有利にはフエルトのマト
リツクスと同じ材料（熱可塑性プラスチツク）からなる
か又はこれと相容性の許容可能の材料からなつていてよ
く、従つてシートは成形品を製造する際に一緒に加工す
ることもできる。
本発明により製造された絡み合つた繊維物質をガラス
繊維強化プラスチツク成形品に加工した場合、常法で製
造された生成物に比べて弾性率（Ｅ）の上昇並びに曲げ
強さの上昇が達成されることを示した。この原因はガラ
ス繊維束の著しく改良された解体性及び乾燥結合剤との
均一な混合にあると考えられる。特に従来一般に使用さ
れるポリプロピレンよりも良好な熱安定性を有する価値
の高い、いわゆる工業用熱可塑性プラスチツクも加工す
ることができる。更に本発明による方法の場合個々の成
分は急速にまた僅かなチヤージで交換することができる
か又はその量を変えることができ、従つてマトリツクス
（熱可塑性プラスチツク）及び補強材のタイプは常に成
形品のその都度の要求に応じて、例えば成形品を製造す
る工具の交換に際して最適に適合させることができる。
本発明方法は、特に渦動室の後方に数個の異なる成形工
具を配置することが可能なことから、生産費及びエネル
ギー費用の削減下にガラス繊維強化生成物を製造するこ
との可能性を提供する。
本発明方法により得られたフエルト状又は綿状中間生
成物の本質的な利点は、公知の技術水準におけると同じ
集束によつてだけではなく、単繊維の絡み合つた状態に
よつて、次の加工に際して加熱生成物の良好な流動可能
性が付与されることである。
更に本発明は、各単繊維がほぼ完全に分離されており
また不規則な配列及び分布状態を占める綿状フエルトに
よつて特徴づけられる、繊維強化熱可塑性プラスチツク
部品を製造するための生成物を提供する。繊維強化熱可
塑性プラスチツク部品を製造するためのプレート状半製
品並びに繊維強化熱可塑性プラスチツク成形品の場合、
各単繊維はほぼ完全に分離され、不規則な配列及び配分
を占める。
半製品及成形品はこの場合本発明による方法工程に引
続き基本的には更に公知方法で製造することができる。
実施例 次に本発明を図面に示した実施例に基づき詳述する。
第１図は本発明方法の優れた実施例を示す系統図であ
る。準備され、供給装置３を介して供給されるガラス繊
維から出発する。ガラス繊維の代りに炭素繊維、アラミ
ド繊維、ポリエステル繊維又は同様のものを使用するこ
ともできる。更に結合剤を用意する。これはマトリツク
スとしてポリプロピレンのような熱可塑性プラスチツク
を有する。この場合熱可塑性プラスチツクは粉末として
また最良の場合には粗粒状で供給しなければならないこ
と、すなわち場合によつては顆粒は更にミルで粉砕すべ
きことに注意する必要がある。更に結合剤はカーボンブ
ラツク、ワツクス又は他の添加剤を含んでいてもよい。
個々の成分は常法で加熱／冷却ミキサー中で互いに混合
され、ビン又はバンカーに配備される。各成分、すなわ
ちガラス繊維及び結合剤は配量され、渦動室１に供給さ
れ、ここには同時に圧縮空気が渦巻流を生じるように吹
き込まれる。渦動室１内には高圧は生じず、単に個々の
成分が渦動するだけであるから、その壁はフイルタ材料
から成つていてよく、これを介して吹き込まれた空気は
通過するが、各材料成分は残留することになる。
図面ではガラス繊維、結合剤及び空気はそれぞれ別個
に渦動室１に供給されるが、ガラス繊維及び結合剤は一
緒に供給ロートに配量され、一緒に渦動室に供給するこ
ともできる。これらの成分は渦動室に直接ではなく、渦
動室１に導かれる圧縮空気導管に供給することもでき、
これに関しては後に更に詳述する。
渦動室１内で各成分を十分に渦動させた後、排出口を
スライダ４により開放し、渦動された材料を渦動室１か
ら綿栓又はフエルト９として放出する。
半製品を作るための綿栓又はフエルト９を箔16間に導
入し、ここを通つて真空下に連続して結合している袋21
に包装される。
こうして包装された配量フエルト９は、個々の成分へ
の好ましくない分離を心配することなく、貯蔵及び運搬
可能である。
直ちに選択的に完成品又は構成部品を製造することが
できる。このためにはフエルト９を圧縮処理場に供給
し、引続き適当な方法で以後の加工処理、すなわち溶
融、場合によつては配量、プレス機に供給し、ここでそ
れ自体公知の方法で成形品にプレスする。
供給されるガラス繊維束のパラメータは弾性率及び曲
げ強さのような完成品の所望特性に応じて広範囲にわた
つて変えることができるが、有利には長さ４〜25mm及び
5.5〜300テツクスの繊維束を使用する。この場合繊維束
は単繊条直径５−20μｍ、有利には８〜14μｍの単一繊
維200〜800からなつていてよい。
良好な渦動及び絡み合つた層を形成する可能性は特
に、先に記載した範囲のガラス繊維を１当り600〜800
gの嵩密度でまた結合剤を１当り500gの嵩密度の供給
した場合、渦動処理後に生じる詰綿生成物が圧縮前に１
当り20gの密度を有することによつて示される。渦動
室中に吹き込まれた空気は広範囲内で変えることのでき
る圧力で供給することができるが、この場合圧力は0.5
バールより低くてはならない。それというのもこの場合
には十分な渦動がもはや達成されなくなるからである。
高圧で混合処理は一層良好に実施されるが、同様に良好
な混合物は高圧でより短時間で得られる。従つて有利に
は７〜10バールの圧力が使用されるが、この場合良好な
混合は先に記載した嵩密度で同様に前記の各出発成分の
場合７バールで10〜15秒で達成することができる。
第２図に示した装置は中心部品として、圧縮空気導管
２をその底部に接続している容器状渦動室１を有する。
圧縮空気導管２は供給装置を例えば供給ロート３の形で
有しており、これには渦動室の大きさに適合した量のガ
ラス繊維及び相応して配量された結合剤粉末が供給され
る。ガラス繊維及び結合剤は例えば導管２内を圧縮空気
流の射出作用により連行される。渦動室１の底部はスラ
イダ４から構成されており、これは図示されている状態
で容器を下方で遮断しており、図示されていない開放位
置では全容器断面を開放している。容器１はその上側面
に、例えばフイルタ５によつて形成されている通気孔を
有する。フイルタの背後には排出スライダ６が存在し、
これは容量１の横断面をほぼ満たし、押上シリンダ７に
よつて駆動される。
供給装置３に供給されたガラス繊維及び結合剤粉末は
高速で容器１内に流入し、そこで矢印で示したように不
規則な渦動流状態で方向変換する。時間の経過につれ容
器１内には解体されたガラス繊維束から絡み合つた繊維
物質が生じ、これは同時に結合剤粉末と均一に混合され
る。
第２図に示した実施例では容器１の下方をコンベヤベ
ルト８が循環回転し、この場合容器１の真下で、コンベ
ヤベルトの下には図示されていない対圧プレートが配置
されている。これは排出スライダ６と一緒に圧縮機構を
構成する。スライダ４を開き、排出口を解放すると、排
出口スライダ６は下方に移動し、嵩張つた絡み合つた繊
維物質は前方へ移動し、コンベヤベルト８の下に存在す
る対圧プレートで圧縮されてフエルト９になる。フエル
ト９は固定サイクル運転で、上方及び下方加熱装置11を
有するベルトプレス装置10に供給され、その結果フエル
ト９は中間生成物としてガラス繊維強化プラスチツク板
に圧縮される。
第３図に示した実施例では圧縮機構の１部の形成する
対圧プレート12が図示されている。しかし渦動室及びこ
れに所属する構成部材は本質的に第１図に示した実施例
と一致する。この装置と異なる箇所は対圧プレート12上
を送りスライダ13が走行し、これは予備圧縮されたフエ
ルトを対圧プレート12から下方に搬送する。対圧プレー
ト12の後方には包装機構14が配置されており、これはそ
れぞれシート16を有する２個の供給ローラ15並びに溶接
装置17及び詰込みシリンダ18を有する。スライダ13によ
り対圧プレート12から押出されるフエルト９は詰込シリ
ンダ18により２つのシート16間に押し詰められ、引続き
シートが周期的に送り出し、溶接装置17がシート間に生
じる絡み合つた繊維物質の１袋分を包装する。
容器１内におけるガラス繊維の渦動を特に効果的に形
成するため圧縮空気導管２は容器１内に突入するマウス
ピース19を有していてもよく、その方向はマウスピース
を移動させることによつて変えることができる。この処
置により不変の渦動が容器１内に生じることは阻止され
る。
第４図は渦動室１の選択的な構造を示すものである。
渦動室１は横型シリンダとして構成されており、その前
面にはフイルタ５を張られている。シリンダジヤケツト
の上半部22は固定されており、不浸透性である。シリン
ダの下半部分23はジヤケツト22に沿つて移動可能の閉鎖
スライダとして構成されており、これにより排出口24が
解放される。渦動室１のほぼ半分の高さ位置でその側方
に、個々の成分特にガラス繊維及び結合剤を配量する供
給ロート３が配置されている。供給ロート３はスライダ
26により渦動室１に対して遮断されており、スライダ26
は渦動室に材料を供給するため開放可能である。渦動室
１の最も下の領域には圧縮空気導管２がシリンダジヤケ
ツト周囲に対してほぼ接線方向で渦動室１に導かれてお
り、この場合流入空気は供給ロート３からの材料の流し
込み方向に対向して流入する。排出口24は互いに相対す
るそらせ板27によつて構成されているシユートにより限
定される。スライダ23が開くことによつて渦動室１から
シユート27を介して落下する材料は次いで上記のように
してシート袋に満たされるか、或いは場合によつては先
に記載したとは異なる方法で詰め込まれ、以後の加工処
理に付される。
特に絡み合つた繊維物質を第３図との関連において記
載した方法とは異なる様式で包装することもできる。こ
れを第５図に示す。第５図の包装機構14は円筒ローラ31
を有し、これはその周縁に断面が半円状の切欠部32を有
する。更に第３図の実施例の場合と同様それぞれのシー
ト16に対する２個の供給ローラ15並びに溶接装置17が設
置されている。円筒ローラ31は渦動室１のシユート27
（第４図）の下方に配置されている。シート16は円筒ロ
ーラ31のジヤケツト内の切欠部32にはめ込まれる。引続
きはめ込まれたシート16を有する相応する切欠部32はシ
ユート27の下を通る。この経過は渦動室１内での個々の
包装分の渦動と同じサイクルで進行する。渦動室１内で
渦動された絡み合つた繊維物質の１袋分が相応する切欠
部32に滑落する。次の搬送処理でもう１つのシート16
が、切欠部32内に存在する絡み合つた繊維物質上を覆
い、２つの切欠部32間の円筒ローラ31のジヤケツト個所
でそれぞれ最初のはめ込まれたシートと溶接装置17によ
り溶接され、これにより個々の包装パツク又は袋21が形
成される。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法を実施する際の１つの優れた系統
図、第２図は本発明による装置の第１実施例を示す略示
図、第３図は本発明による装置の第２実施例を示す略示
図、第４図は本発明による装置の他の実施例を示す略示
図、第５図は第２図に示した実施例の場合とは異なる絡
み合つた繊維物質を包装するための包装機構を示す略示
図である。 １……渦動室、２……圧縮空気導管、３……供給装置、
６……排出スライダ、９……圧縮ガラス繊維フエルト、
10……ベルトプレス、12……対圧プレート、14……包装
機構、19……マウスピース、27……シユート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲルハルト・ザウアー ドイツ連邦共和国ブルフザール・アホルン ヴエーク ８ (72)発明者 クラウス・フオーゲル ドイツ連邦共和国クライヒタール‐メンツ インゲン・ブルクシユトラーセ ７

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ガラス繊維強化プラスチック成形品を製造
    するための、出発物質としてカットされたガラス繊維束
    とポリマーをベースとする結合剤とからなる絡み合った
    繊維物質を製造するために、ガラス繊維束をフィラメン
    ト化し、渦動させ、その際、結合剤を供給する、絡み合
    った繊維物質を製造する方法において、それぞれ調整さ
    れた量の繊維と結合剤とからなるチャージを、不連続的
    に、渦動室（１）に導入し、そこでこのチャージを乱流
    の圧縮空気流によって渦動させ、引続きそれ自体を後続
    加工に引渡すことを特徴とする、絡み合った繊維物質の
    製造方法。
  2. 【請求項２】ガラス繊維束および結合剤を圧縮空気流に
    導入し、ガラス繊維で負荷された空気を乱渦流が生じる
    ように偏向させる、特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】結合剤を含む絡み合った繊維材料をその成
    形後フェルト様構造に圧縮する、特許請求の範囲第１項
    または第２項記載の方法。
  4. 【請求項４】それぞれ調整された量の繊維と結合剤とか
    らなるチャージを、不連続的に、渦動室（１）に導入
    し、そこでこのチャージを乱流の圧縮空気流によって渦
    動させ、引続きそれ自体を後続加工に引渡す、ガラス繊
    維強化プラスチック成形品を製造するための、出発物質
    としてカットされたガラス繊維束とポリマーをベースと
    する結合剤とからなる絡み合った繊維物質を製造する装
    置であって、渦動室（１）、その渦動室に接続する空気
    導管（２）ならびに繊維束および結合剤用の供給装置
    （３）を備えた形式のものにおいて、渦動室（１）がフ
    ィルター材料からなる空気透過性の壁と、スライダ
    （４、23）を備えた繊維と結合剤とからなる絡み合った
    繊維物質のための排出口（24）を有することを特徴とす
    る絡み合った繊維物質を製造する装置。
  5. 【請求項５】圧縮空気導管（２）が渦動室（１）内に達
    するマウスピース（19）を有し、これが渦動室に対して
    種々の方向に移動可能である、特許請求の範囲第４項記
    載の装置。
  6. 【請求項６】渦動室が横型シリンダとして構成されてお
    り、そのジャケットに圧縮空気導管（２）および供給装
    置（３）が接続され、その排出口がジャケット内に構成
    され、ジャケットの輪郭に従って旋回可能の排出スライ
    ダによって閉鎖可能である、特許請求の範囲第４項また
    は第５項記載の装置。
  7. 【請求項７】排出口に圧縮機構（６、12）が接続されて
    いる、特許請求の範囲第４項から第６項までのいずれか
    １項記載の装置。
  8. 【請求項８】圧縮機構（６、12）に、成形品を製造する
    ための中間生成物としてガラス繊維強化プラスチック板
    に圧縮ガラス繊維フェルト（９）を加工するための加熱
    されたベルトプレス装置（10）が接続されている、特許
    請求の範囲第４項から第７項までのいずれか１項記載の
    装置。
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