JPS62208914A - 複合材シ−トの連続製造方法 - 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、例えば真空成形などにより最終成形品の品質
、性能等を向上させた成形品とするために使用するシー
トを、フィラーを均一混合して得た合成樹脂粉末との素
材から成形の際の加熱法に関するものである。

〔従来の技術〕

現在では、各種の合成樹脂成形品が、各種の利用場面で
極めて多く用いられている。

このような合成樹脂成形品の成形法のうちには、混練押
し出し法、繊維チョップ投入法あるいはスラリー法など
がある。

このうちの混線押し出し法は、熱可塑性プラスチックを
加熱溶融させ、この中にフィラーをロールあるいは押出
機などにより練り込むものであり、繊維チョップ投入法
は繊維のマット状のものを溶融させた熱可塑性プラスチ
ックシートで挾み、ロールなどの圧搾手段により圧縮し
冷却して複合シー１・を作成するものであり、最後のス
ラリー法は水などの分散媒に繊維と熱可塑性プラスチッ
クの粉末を分散させ、その後脱水し加＃ＡＩＪ−ルによ
り熱可塑性プラスチックを溶融圧縮して複合シートを作
成するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来の成形法を用いて、本発明が対象として
いるわた状の成形素材を処理しようとすると、次のよう
な不都合が表れやすくなる。

例えば、混練溶融押し出し法の場合では、溶融混練の期
間中分散している繊維に対して押し出し時に高い剪断力
が加わって繊維が切断し、これがシートの機械的物性を
低下させる原因となる。

繊維チョップ投入法では、繊維に対する熱可塑性プラス
チックの浸透に充分なものを期待できず従って両者の緊
密に親和した成形体を得ることは困難である。

最後のスラリー法は、製紙法を利用したものであるが、
大量の水を使用する必要があること、設備が大型化して
設備費が高くなること、肉厚シー１−の製造が困難であ
ること等の欠点を有するものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

このような周囲の状況のなかにあって種々検討を重ねた
結果、１ａ維状フイラーを配合した合成樹脂粉末からな
るわた状素材をシート状に成形するに際して、 ■　占有容積が５０容景％以下となるように調節しなが
ら混合容器に供給し、 ■　容器内を流動状態に保ちながら回転する混合羽根に
より混合し、 ■　生成したわた状混合物を加熱された２枚の素材支持
部材の間に送り出してこれを挾持し、■　ここで合成樹
脂を溶融させて短＃ｌ維状フィラーと一体化させながら
シートを形成し、■　このシートを常温に設定した２本
の冷却用エンドレスベルトの間に送り込んで冷却固化す
る、達したのである。

〔作　　用〕

本発明でいう合成樹脂とは、熱可塑性のものを指し、そ
の形態は、対象となる繊維状フィラーとの均一混合がな
されやすいように混合しやすい形態のもの、例えば平均
粒径がおよそＩＭφ以下の粉末状のものであることが好
ましい。

本発明に使用する熱可塑性合成樹脂としては、ポリエチ
レン、ポリプロピレンなどで代表されるポリオレフィン
、ナイロンで代表されるポリアミド、ポリエチレンテレ
フタレートで代表される熱可塑性、ポリエステル、ポリ
スチレンあるいはポリ塩化ビニルなどがある。

また、繊維状フィラーの材質としては、ガラス、炭素、
金属あるいは有機物質により形成されたものでよく、そ
の！ａ維長は、好ましくは１００Ｍ以下のものを対象と
する。

より詳しくは、長さｌと直径ｄとの関係（アスの間のも
のを使用したものであることが好ましい。

上述のような素材を成形するためには、素材を支持する
ための支持部材が必要であるが、この目的を果すものと
しては成形時に作用する圧力に耐えることのできる材質
で形成された２枚の板状物、ベルトあるいはこれらと同
じ機能を発揮するものであればいずれも使用することが
できる。

この支持部材は、合成樹脂粉末に熱を伝え樹脂を溶融さ
せる機能を行わせるものであり、具体的には２枚の板状
物、ベルトあるいはこれらと同じ機能を発揮するものに
よりわな状素材を挾持するのである。

支持部材の形態が上述のようなものであることから、ベ
ルトを利用するときにエンドレスベルトとすれば連続製
造装置に組込むことができる。

支持部材によりわた状素材を挾持させるに当たっては、
接触面に作用する圧力をおよそ０．０１ｋｇｆ　／ｃｄ
以上として加熱する。

このときの加熱温度は、使用する合成樹脂の種類、平均
重合度、他の物質による変成の程度などにより一律とは
ならないが、いずれにしても合成樹脂の溶融粘度が１０
５ポイズ以下となるように設定する。

例えば、具体例を示すと、未変成の高密度ポリエチレン
の場合にあってはおよそ１４０℃、ポリエチレンテレツ
クレートの場合ではおよそ２４０℃程度に加熱すること
により希望する溶融粘度領域とすることができる。

素材支持部材を挾持する際に接触面に圧力を作用させて
おくことにより、素材中の合成ｍ脂が溶融してｗ４維状
フィラーの表面を完全に濡らすようになるのである。

なお、素材支持部材は、水平方向に延在していルモの、
垂直方向に移動するものあるいは適当に傾斜を与えたも
のであってもよいが、最も一般的でかつシートの厚さ方
向に不均一性を形成しないものとしては垂直方向に移動
するものであるものが好ましい゛。

〔実施例〕

以下、具体的に実施例を示して本発明の構成および効果
を説明する。

図面に示したような装置に従い、複合材シートの連続製
造を行った。

図中、１はプラスチックの粉末とｍ維を混合するための
混合装置、２はこの混合物を成形ラインに送るためのフ
ィーダー、３は予備的な厚さ規制用ロール４を備えたベ
ルトコンベア、５は赤外線ヒーター６の熱を上下から与
えてプラスチック粉末を溶融させ、しかも加圧して所定
の厚さに成形するためのベルトコンベア７を備えた成形
・移送部、８ば成形が完了して送給だされた成形品を冷
却するための冷却部であり、９は冷媒を流通させるため
のパイプである。

混合装置は、１Ｍ１０Ｂ型ヘンシエルミキサー（三井三
池化工機製）で、ステンレス製の上羽根と下羽根を有す
るものである。

フィーダーは、輻１５　ｃｍ　、高さ５０ｃｍの規模の
もので、隙間調節用ロール４の位置を調節するこまた、
この隙間調節用ロール４とベルトコンベア３の回転速度
を調節し、混合物の供給量をコントロールする機能を有
すると共に、混合物の定量供給性を確保するものである
。

成形・移送部には、ポリ−４ぶつ化エチレンを被覆した
スチールベルト７を上下に有し、特に上側のベルトは混
合物を受は入れてから徐々に圧縮するような形態を有す
るものである。

この上下のベルト７は、それぞれその背面より赤外線ヒ
ーター６により所定温度に加熱されるようになっている
。

従って、ここに導かれた混合物は、一定の圧力と温度を
受けて加圧成形されることになる。

冷却部には、ポリ−４ふっ化エチレンを被覆したスチー
ルベルト８を上下に有して成形物を挾持し、それぞれの
ベルトの背面に冷媒を流通させることによりこの成形体
を冷却させるものである。

以上のような機能を有する装置を使用して、下記の条件
で複合材シートの連続製造を行った。

プラスチック・・ポリプロピレレ粉末（ｍ　ｐ　１６０
℃、平均粒径２５０μｍ） 繊　　維・・・・・・Ｅガラス製のチョップ（平均長さ
１３鴫） 星丘蓋止 温度・・・・・・・２０℃ 混合量・・・・・・ポリプロピレン粉末７０ｇ１ガラス
繊維３０ｇ　（１回当たり） 混合時間・・・５分 回転数・・・・・・３９００ｒｐｍ 混合物は、あらかじめ作り溜めしておいた。

去亙粂止 フィーダーの幅・・・・・・・・・・・・・・１５ｃｍ
フィーダーの厚さ・・・・・・・・・・・・１０ｃｍベ
ルトコンベアと 隙間調節用ロールの間隔・・・４０ｍ ロール、ベルトコンベア の送り速度・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
０　ａｍ　／　ｗｉｎ迦！八条へ 加熱ゾーン長さ・・・・・・・・・・・・・・・・・・
５０ｃｍ温度・・　　　　　　−・−・・・・・・・２
５０℃ベルトの間隔　・・・・　・・・　・−・約３　
ｍｍベルトの面圧・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・０．０５ｋｇ／ｃｎ？送り速度・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０ｃｍ
／ｍｉｎ加熱ゾーンを出た成形物の温度−・・２４０℃
冷却条件 冷却ゾーン長さ・・５０ｃｍ 冷却温度・・・・・・・・・・・・１０℃ベルト間隔・
・・・・・・・・約３Ｍ ベルト面圧・・・・・・・・・０．１ｋｇ／ｄ送り速度
・・・・・・・・・・・・１０口／　ｗｉｎノシーＩ・
の 以上の条件により成形したシートから約２００ｎの長さ
のサンプルを切り取り測定を行い、次の結果を得た。

厚さ・・・・・・・・・　約２．８℃ 輻・・・・・・・・・・・・約１４．５ｃｍ引張強さ・
・・８００ｋｇ／ｃｒ！ 〔発明の効果〕 本発明を実施することにより、次のような効果を享受す
ることができる。

（１）　　熱伝導性の非常に悪いわた状の混合物を均一
にかつ短時間でシート状にすることができる。

（２）素材に対する加熱は、素材挾持部材と接触するこ
とにより熱を伝える方法による加熱であるため、熱ロス
が少なく経済的である。

（３）短時間で加熱が完了するため設備がコンバクＩ・
で安価となり、従って製品コストを低くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明のｙＬ合材シート連続製造方法を実施す
るためのラインを示した構成図である。 １・・・Ｒ合装置　、２・・・フィーダー、３・・・ベ
ルトコンベア、４・・・厚さ規制用ロール、５・・・成
形・移送部、６・・・赤外線ヒーター、７・・・ベルト
コンベア、８・・・冷却部、９・・・パイプ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂粉末と短繊維状フィラーからなる素材を
   、 ［１］占有容積が５０容量％以下となるように調節しな
   がら混合容器に供給し、 ［２］容器内を気体中で流動状態に保ちながら混合し、 ［３］生成したわた状混合物を加熱された２枚の素材支
   持部材の間に送り出してこれを挾持し、［４］ここで合
   成樹脂を溶融させて短繊維状フィラーと一体化させなが
   らシートを形成し、 ［５］このシートを合成樹脂の融点以下に設定した２本
   の冷却用エンドレスベルトの間に送り込んで冷却固化す
   る、 ことからなる複合材シートの連続製造方法。
2. （２）合成樹脂が熱可塑性樹脂である特許請求の範囲第
   １項に記載の連続製造方法。
3. （３）平均粒径が１ｍｍφ以下の熱可塑性樹脂である特
   許請求の範囲第１項に記載の連続製造方法。
4. （４）合成樹脂の溶融粘度が１０＾５ポイズ以下となる
   温度に加熱されている２枚の素材支持部材の間に素材を
   置くことからなる特許請求の範囲第１項に記載の連続製
   造方法。
5. （５）素材支持部材の挾持圧力を０．０１ｋｇｆ／ｃｍ
   ＾２以上としながら加熱を行う特許請求の範囲第１項に
   記載の連続製造方法。
6. （６）繊維状フィラーがガラス、炭素、金属および有機
   物質の内から選ばれた１種以上を使用する特許請求の範
   囲第１項記載の連続製造方法。
7. （７）混合容器内の浮遊流動々力源として流動気体を使
   用する特許請求の範囲第１項記載の連続製造方法。
8. （８）気体を流動させる手段として１０ｍ／ｓｅｃ以上
   の周速を有する回転羽根を使用し、また補助手段として
   混合容器内にエアーを吹き込むことからなる特許請求の
   範囲第１項記載の連続製造方法。