JPS61229534A - 繊維補強樹脂シ−トの製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は繊維補強樹脂シートの製造方法及びその装置に
関する。

［従来の技術］ 繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて繊維補強組成物を製造
する方法としては、特開昭５５−７７５２５号公報に記
載の如き、繊維マットと熱可塑性樹脂に熱と圧力を加え
て樹脂を溶融させて繊維マットに含浸させた後、加圧状
態で冷却する方法や、特開昭５９−４７２３４号公報に
記載の如き、熱可塑性樹脂に可塑剤を添加して溶融粘度
を下げ、繊維に含浸させた後、該可塑剤を揮発させる方
法等が公知である。

しかしながら、前記の方法はそれぞれ大きな欠点を有し
ている。即ち、特開昭５５−７７５２５号公報記載の方
法では、成形欠陥となる気泡、即ち、ボイドをなくすた
めに圧力を高くすると樹脂流が生じ、繊維の配列を乱す
と共に繊維の切断が生じるという欠点を有している。

一方、特開昭５９−４７２３４号公報に記載の方法では
、可塑性が最大のネックとなり、可塑剤除去における熱
工程で熱可塑性樹脂の劣化及び残存可塑剤により得られ
た組成物の性能が大きく変化する等の欠点を有している
。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は溶融状態において、高粘度な熱可塑性樹脂を用
いても繊維に充分含浸し且つ繊維に乱れのない繊維補強
樹脂シートの製造方法及びその装置を提供することを技
術的課題とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果
、本発明に至ったものである。

即ち、本発明に係る繊維補強樹脂シートの製造方法は、
繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて繊維補強組成物を製造
する方法において、引っ張り搬送される複数の連続繊維
よりなる織布を前記熱可塑性樹脂の軟化点以上に加熱さ
れ且つ表面に該熱可塑性樹脂塗膜を有する少なくとも１
個の樹脂ＶＳ付与ロールに、該織布の両端を各々ベルト
で押えつつ接触させながら通過させた後、冷却すること
を特徴とする。

また本発明に係る繊維補強樹脂シートの製造装置は、複
数の連続繊維より成る織布に熱可塑性樹脂を含浸させた
繊維補強樹脂シートを製造する装置において、繊維の張
力を調節する機構を有する供給部と、前記熱可塑性樹脂
の軟化点以上に加熱された少なくとも１個の樹脂塗膜付
与ロールを有し、且つ該ロールの両端に前記織布をロー
ル面に押えつける複数のベルトが設けられており、更に
該ロールに熱可塑性樹脂塗膜を付与するための押通過し
た織布を冷却し引取りを行う引取部を具備することを特
徴とする。

以下、本発明について詳説する。

本発明において、複数の連続繊維とは、繊維を構成する
フィラメントの集合体であるロービング、ヤーン、トウ
という名称で知られているものを複数用いるもので、フ
ィラメントが充分長くて、使用する条件下で溶融熱可塑
性樹脂！！！膜に接して引張るのに充分な強さを有する
ものである。

好ましい材料としては、ガラス繊維、炭素繊維、高弾性
の合成樹脂繊維が挙げられるが、無機繊維の炭化ケイ素
繊維やアルミナ繊維、チタン繊維、ボロン繊維、ステン
レス等の金属繊維を用いることもできる。

合成樹脂繊維は、含浸する熱可塑性樹脂と接着性を有す
るように表面処理されていることが好ましく、更に使用
する熱可塑性樹脂の溶融温度で強度等の性能が変化しな
いことが必要である０合成樹脂繊維としては、例えばア
ラミド繊維（登録商標「ケブラー」等）が挙げられる。

前記ガラス繊維や炭素繊維は、使用する熱可塑性樹脂に
合せて樹脂との接着性を向上させるために繊維表面にシ
ラン系やチタン系のカプリング剤等の表面処理剤を塗布
することが好ましい、またロービングやトウが取扱い時
にほぐれないように集束剤を用いることは取扱い上好ま
しい。

本発明において、織布とは上記の連続繊維を用いて布状
に加工されたものをいい、繊維の織り方は任意である。

従って本発明に用いられる織布には、一般に平織、朱子
織、綾織、杉綾織と呼ばれる織り方力よって得られたも
のを含むことは勿論、さらにマット状不織布及び該マッ
ト状不織布にニードルパンチ加工したもの等も含む。

次に該織布に熱可塑性樹脂を含浸するにおいて、用いら
れる熱可塑性樹脂は、ポリスチレン。

ポリ塩化ビニル、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン
、ナイロン、ポリカーボネート、ポリブチレツテレフタ
レート、ポリ、予チレンテ、レフタレート等が用いられ
るが、これらに限定されない。

なお、本発明により得られた樹脂シートを構造強度を必
要とする用途に用いる場合、樹脂の性能として弾性率が
高く引張り強さが大きいものが好ましく、具体例として
、ポリエーテルスルフォン、ポリサル７オン、ポリエー
テルイミド（商標ｒＵＬＴＥＭ　Ｊ　）　、ポリエーテ
ルエーテルケトン等の高グレードのエンジニアリング樹
脂が好適である。

これらの樹脂な用いる場合、予め乾燥を行うのが好まし
く、また繊維との接着向上の目的で樹脂にチタン系等の
カプリング剤を添加することは更に好ましい。

熱可塑性樹脂は押出機で溶融され、押出機先端に設けら
れたグイ、から押出され、加熱された樹脂塗膜付与ロー
ル表面に塗布される。この樹脂塗膜付与ロールは、１個
あればよいが、複数個設ける。

こともできる、樹脂温度は樹脂粘度な下げるために高い
方が好ましいが、それぞれの樹脂、の熱劣化温度との関
係から個々に決められるものである。

樹ｊｌｉｔ−塗布され、るロールの表面温度は、前記樹
脂温度、と同一、又はそれ以上であることが好ましい。

樹脂塗膜の巾は織布の巾と同等以上であればよ、＜、塗
膜の厚みは織布の厚みに対応した適当な厚みに調、Ｍｊ
される。この厚みは最終的に得られた繊維補強？−ト中
の樹脂含有量の目標値設定によって実験的に決められる
、値であ、る０、・＝方、厚み精度は巾方向の前記した
。樹、脂含５有量に大きく影響するために、設定厚みに
対し±ｌＯ％が好まｂく、更に好ましくは±５％以内が
よい、　　　　。

この、ように塗膜の厚み精、度を向上さ、Ｓる！布方法
として、通常の方法、を用いること、、ができる、９、
例・えば、・、ドクターを用いる方、法、グイ、とロー
ルの間、５に、塗布ロールを用いる方゛法（ｃｌ−ルコ
ー・タ一方式）等がある。

、かくして樹脂１１！膜を付与されたロールに前記織布
が接触して、織布の繊維間に樹脂の、含褌が開始さ、れ
る、樹脂塗膜が、轡、布を−成すする繊、、Ｉｌ、間を
通り、織布の裏面まで達することによって含浸が達瑯さ
れるものであるから、織布のロール５の接触圧は該織布
が樹脂塗膜を押し分けてロール表面に達し得る程度であ
れば充分であり、この接触圧は織布に、かけられる引取
方向の張力と、織布をロール、両端、に設けたベルトと
ロール間で挟持して生じた巾方向、！７）張力とでＷＲ
Ｎｊされる。この張力が。

強過ぎると織布の各繊維間を樹脂塗膜が均一に通らず、
に、織布の一部を押し分は繊維を、乱してしまう、ので
、張力は、使用す条樹脂の粘度に応じて決められ、ねば
ならない、織布とロールの接触長さはロ、−ル円周の１
／４〜３１４が、好ましい。

樹脂を塗布された織布は、、次いで例えば１個又は２個
以上の加熱ロールに圧接され含浸度を向上さすた彎、冷
却されて引取られる。これらの加熱ロールの温度は含浸
させる樹脂の軟化点以上である。　　　　　　５　・　
　　。

本明細書に・お、いて、軟化点上はメルトインデックス
測定機を用い荷重５ｋｇで測定し得る最低の温度を、い
う、　　５　　　　　　　。

、織布は樹、脂、塗膜９付与ロールに接した面を表、面
とするならば、次の加熱ロールには裏面を、また次の口
、−ルマは前面を、というように交互に表面、裏面をロ
ーＪｌ＜に接触しながら、表面又は裏面に存在する樹脂
が該複数ロールにより表面から裏面へ次いで裏面から表
面へと交互の方向に織布の繊維間を流れるように織布と
ロールを接触させることが好ましく、このようにするこ
とによって含浸度を向上させることができる。

また、樹脂塗膜付与ロールより後に設けられた加熱ロー
ルは、含浸を向上させる効果の他に、織布表面又は裏面
上の余分な樹脂を除去する効果も有するが、樹脂塗膜付
与ロールのみで含浸の目的が達成された場合には、該加
熱ロールを設ける必要はない。

本発明において、ロールの本数は用いる樹脂の特性に影
響されるが、樹脂塗膜付与ロールを含めて１〜５本あれ
ばよいが、５本以上のロールを設置して、使用する樹脂
の種類によって加熱するロール本数を必要数に調節する
ことは極めて有効な手段である。

本発明において、ロール表面に付着した樹脂をドクター
板等で除去することは、樹脂含有量の調節及び織布の表
面を平滑にする効果があり、好ましいことである。

本発明において、樹脂塗膜付与ロール（好ましくは樹脂
塗膜付与ロール及び加熱ロール）の両端に設けたベルト
は、織布を該ベルトとロールの間に挟み、該織布の巾方
向に張力を与えるものである。従ってベルトとロールと
の圧着力は調節が可能であることが好ましく、ベルトと
ロールは同一速度で作動するものである。織布に巾方向
の張力を与える効果を上げるために、ベルトが接するロ
ール面に凹みを設けることは好ましい、またベルトの材
質及び形態は特に限定されず、例えば金属幕板状のもの
、丸棒状又はチェーン状のベルトも利用できる。さらに
ベルトの巾は特に限定されない、該ベルトは織布の端縁
に僅かにかかる程度が好ましい。

グイからのロールへ樹脂を塗布する位置から最終ロール
の後端迄を金属板で囲み、窒素の如き不活性ガス雰囲気
にして樹脂の酸化劣化を防ぐことは、得られる製品の性
能の面から好ましく、又ロール及び樹脂の保温にも役立
つ。

次に、樹脂を含浸した織布の冷却については、結晶性樹
脂にとってその冷却速度により結晶化度及び結晶粒度が
影響されるので、使用する樹脂により冷却速度を調節す
ることにより、織布内の樹脂の結晶化度及び結晶粒度を
制御することが好ましい、冷却速度の調節方法としては
、ロールと引取機の間に加熱帯を設けて、該加熱帯に温
度勾配をつけることにより徐冷したり、あるいは、冷却
空気の如き冷却媒体を直接織布に吹きつけて急冷する方
法等を採用し得る。

次に本発明の詳細を図面に示した代表的実施例にて説明
する。

第１図は本発明の一実施態様を示す概略側面図、第２図
は樹脂含浸部の詳細を示す側面図、第３図は同上の平面
図である。

第１図に示す如く、本発明法を実施するための製造装置
は供給部ｌ、樹脂含浸部２及び引取部３とから成る。

織布１１は紙管に巻かれてロール状となって訟Ｌｌ　　
ｆｆｌ幼城１ｈ襲出紬１９　Ｌ−ｊ！Ｊ、銭セＩイいス
ー轟出軸１２は織布１１の繰出し時に織布１１が蛇行し
ないようにブレーキ機構を有することが好ましい、織布
１１は案内ロール１５を通り、ブレーキ１３を有する張
力調整ロール１４に接する。この張力調整ロール１４に
より、織布１１は張力を付与され、樹脂含浸部２におい
て、樹脂の含浸を充分に行わすことができ、更に織布１
１の繊維に乱れを生じないようにすることができる。

この張力は、織布１１の材質及び含浸させる熱可塑性樹
脂の種類及び性質により調節される。張力調整ロール１
４の表面は摩擦抵抗による張力調整が行い易いように材
質としてゴム等を用いることが好ましい。

なお、張力調整ロール１４は、織布１１の繰出軸１２に
設けられたブレーキ（図示せず）により織布１１の１０
方向で均一な張力が織布１１に付与できれば用いなくて
もよい。

繊維シー）１Ｇは樹脂含浸部３に入り、押出機１４で可
塑化された熱可塑性樹脂をダイ１３を介して表面に該樹
脂の薄膜を塗布された樹脂塗膜付与ロール（以下、第１
０−ルと称する）１５に接して該樹脂を含浸し、次いで
最初の加熱ロール（以下、第２０−ルと称する）　１Ｂ
、２番目の加熱ロール（以下、第３０−、ルと称する）
１７と順次接して、樹脂の含浸を充分に行わせしめられ
た後、徐冷炉１９を通過する間に徐冷されて、引取部４
に引取られる。ダイ１３及び３個のロール１５．１Ｂ、
１７は使用する熱可塑性樹脂の溶融粘度に応じた温度に
加熱されており、加熱方法としては伝熱ヒーターまたは
誘導加熱等が適している。

次に織布ｌｉは樹脂含浸部２に入り、押出機（図示せず
）で可塑化された熱可塑性樹脂をダイ２１を介−て表面
に該樹脂の薄膜を１１布された樹脂塗膜付与ロール（以
下、第１０−ルと称する）２２にベルト５０で両端を押
えつけられつつ接して該樹脂を含浸し１次いでベル）５
１．５２で両端をロールに押えつけられながら最初の加
熱ロール（以下、第２、ロールと称すり２３．２．：：
金目９加熱ロー火、（以下、第３０−ルと称する）２．
４とＰ体接して樹脂の含浸を充分に行わせしめられた後
、徐冷炉３．１を通過する間に徐冷されて引取部３に引
取られる。ダイ２１及び３個のロール２２．２３．２４
は使用する熱可塑性樹脂の溶融粘度に応じた温度に加熱
されており、加熱方法としては伝熱ヒーターまたは誘導
加熱等が適しでいる。

３個のロール２２．２３．２４はモーター２５によって
駆動され、織布１１の繰り出しをも行う。

第１図に示す実施態様においては、ロールの数は３個と
しているが、これに限定されず１例えば第１０−ル２２
のみであってもよいし、あるいは３個のロール２２．２
３．２４以外に数個の加熱ロールを付加ルてもよい、ま
た各ロールが一つのモーター２５で駆動されるように構
成されているが、各ロール間でも織布１１に張力を与え
るために各ロールに各々別個のモーターを取付け、モー
ター負荷の制御を行うことによって前記張力の調節を行
うこともできるし、あるいは各ロールの駆動軸にクラッ
チな設けて、張力の調整を行うこともできる。

次に第２図に基き樹脂含浸部２の詳細を説明する。即ち
、押出Ｊｍ（図示せず）より供給される熱可塑性樹脂は
ダイ２１のマニホールド２６に入り、ダイ２１内の流路
を通って第１０−ル２２とダイ２１で形成された区画に
入り、第１０−ル２２表面に接する。ダイ２１の後端部
にドクター２７が設置されており、このドクター２７に
より第１０−ル２２への樹脂塗布厚みが規制される０次
いで樹脂塗膜を表面に有する第１０−ル２２は矢印の方
向に回転し、織布Ｕと接する。ベルト５０．５１．５２
は対になっており、ロールへの圧着力を調節するための
調節ロール５３．５４．５５が設けられている。このよ
うに構成されることにより、織布１１には適当な張力が
付与され、この張力゛により第１０−ル２２表面に押付
けられ、第１０−ル２２表面の樹脂塗膜が織布１１を構
成する繊維間を流動し、該樹脂が織布１１の表面に浸み
出す、従って、第１０−ル２２への樹脂塗膜の厚さは織
布１１を通り抜け、織布１１の表面に浸み出して塗膜を
形成する程度が好ましい０次に織布１１は、第１０−ル
２２と接した反対側の面を第２０−ル２３に接して、織
布１１表面に生じた樹脂塗膜を第２０−ル２３表面に押
し付けることにより、樹脂を第１０−ル２２の場合とは
逆方向に流動させ、含浸度を向上させる０、更、に織１
布１１は第３０−ル２４にも蝉、シて含浸度が更ト向上
させられる。

各ロール２２．２３．２４には表面に付着した樹脂塗膜
、鷺掻き落す不り−ニパー２８．２９．３０が設けられ
ていて、常に清浄な表面で樹脂及び織布１１に接して織
布１１への樹脂含浸量が変動しないようになっている。

　４．１）はカバーであり、このカバー４０は各ロール
２２．２３．２４の保温効果の外に、図示していないが
、窯素の如き不活性ガスを該カバー４０内に□　　人　
　　　　　・　ト 導入し、含浸される樹脂の酸化劣化を防ぐ役割も果たす
。

次に、織布１１は徐冷炉３１に入り、使用した樹脂に応
じた冷却速度で冷却される。冷却速度の制御方法として
は、徐冷炉３１入口から出口に向ってヒーター、熱風、
冷風等を用いて温度勾配をつける方法が好ましい。

結晶性樹脂を用いた場合に徐冷によって結晶化度を高め
たり、急冷して非晶状態にしたり、目的に応じた制御を
行うことが可能である。

最終的に織布１１は引取部３の引取ロール３２で張力を
かけながら引取られ、巻取軸３３に巻き取られる。なお
、３４は引取ロール３２及び巻取軸３３用のモーターで
ある。

このようにして、織布１１はその繊維が補強されて、本
発明に係る繊維補強樹脂シートが得られることになる。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明によれば、織布への樹脂含浸におい
て溶融時の粘度が高過ぎて繊維間に含浸し得なかった熱
可塑性樹脂を容易に含浸させることができ、また用いた
樹脂の特性に応じ結晶化度の制御も成し得るという効果
を発揮する。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により説明する。

実施例　１ 第１図に示した装置の各部の仕様が押出機４０ｍｍφ、
第１〜第３０−ルの巾４００ｍ腸、ロール径２５０■腸
φであるものを用いた。

織布はガラス繊維よりなる平織（ユニチカ二−エムグラ
ス社製ＥＣＭ　２００）で巾２００■曹に調整した。ま
た熱可塑性樹脂としてがポリプロピレン（三井東圧化学
社製、ノーブレンＪＨ−Ｇ）を用いた。このポリプロピ
レンの粘度は温度２５０℃で剪断速度１００ｓｅｃ−１
において、５０００ボイズのものであった。

前記織布を繰出軸に上架し、張力調整ロールにて引取方
向に１５Ｋｇの張力をかけ、第１０−ルから第３０−へ
接触させながら通した。

一方、押出機で２５０℃に加熱溶融されたポリブロビン
ンを、グイから２５０℃に加熱された第１０−ルに１０
０１Ｌ■の厚みで塗布し、前記織布を第１０−ル表面に
接触させ含浸を開始させた。織布は５０ｃ鳳／分の速度
で移動し、第１０−ルと同温度に加熱された第２０−ル
、第３０−ルへ順次接触して、　１４０℃に保った徐冷
炉内で徐冷した後、引取機で巻取った。

得られたシートは樹脂量が３０重量％で厚み０．２５脂
層であった。繊維に乱れがなくボイド率が１％未満のも
のであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す概略側面図、第２図
は樹脂含浸部の詳細を示す側面図、第３図は同上の平面
図である。 図中、ｌは供給部、２は樹脂含浸部、３は引取部を特徴
とする 特許出願人　　高性能樹脂新製造技術研究組合代　理　
人　　弁理士　　坂　　口　　信　昭（ほか１名） ＊２図 ｇ３　　図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維に熱可塑性樹脂を含浸させて繊維補強組成物
   を製造する方法において、引っ張り搬送される複数の連
   続繊維よりなる織布を前記熱可塑性樹脂の軟化点以上に
   加熱され且つ表面に該熱可塑性樹脂塗膜を有する少なく
   とも１個の樹脂塗膜付与ロールに、該織布の両端を各々
   ベルトで押えつつ接触させながら通過させた後、冷却す
   ることを特徴とする繊維補強樹脂シートの製造方法。
2. （２）織布を樹脂塗膜付与ロールに接触させながら通過
   させた後、冷却する前に、熱可塑性樹脂の軟化点以上に
   加熱された１個又は２個以上の加熱ロールに接触させな
   がら通過させることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の繊維補強樹脂シートの製造方法。
3. （３）加熱ロールに織布の両端を各々ベルトで押えつつ
   接触させながら通過させることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の繊維補強樹脂シートの製造方法。
4. （４）織布を樹脂塗膜付与ロールに接触させた後、該樹
   脂塗膜付与ロールへの接触面とは反対の面を第１番目の
   加熱ロールに接触させることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項または第３項記載の繊維補強樹脂シートの製造
   方法。
5. （５）複数の連続繊維より成る織布に熱可塑性樹脂を含
   浸させた繊維補強樹脂シートを製造する装置において、
   繊維の張力を調節する機構を有する供給部と、前記熱可
   塑性樹脂の軟化点以上に加熱された少なくとも１個の樹
   脂塗膜付与ロールを有し、且つ該ロールの両端に前記織
   布をロール面に押えつける複数のベルトが設けられてお
   り、更に該ロールに熱可塑性樹脂塗膜を付与するための
   押出機とダイとを有する樹脂含浸部と、該含浸部を通過
   した織布を冷却し引取りを行う引取部を具備することを
   特徴とする繊維補強樹脂シートの製造装置。
6. （６）樹脂含浸部が、１個の樹脂塗膜付与ロールと該ロ
   ールに熱可塑性樹脂塗膜を付与するための押出機とダイ
   とを有し、かつ前記樹脂塗膜付与ロールより後に、熱可
   塑性樹脂の軟化点以上に加熱された１個又は２個以上の
   加熱ロールを有し、該加熱ロールの両端に前記織布をロ
   ール面に押えつける複数のベルトが設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の繊維補強樹脂
   シートの製造装置。