JPS6359862B2 - - Google Patents

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JPS6359862B2
JPS6359862B2 JP54071816A JP7181679A JPS6359862B2 JP S6359862 B2 JPS6359862 B2 JP S6359862B2 JP 54071816 A JP54071816 A JP 54071816A JP 7181679 A JP7181679 A JP 7181679A JP S6359862 B2 JPS6359862 B2 JP S6359862B2
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glass
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B29C70/20—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in a single direction, e.g. roofing or other parallel fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/06—Unsaturated polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2707/00—Use of elements other than metals for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2707/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2709/00—Use of inorganic materials not provided for in groups B29K2703/00 - B29K2707/00, for preformed parts, e.g. for inserts
    • B29K2709/08—Glass

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  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 近年プラスチツク構造部品に対する要求が急速
に増加している。トランスミツシヨン支持体、ド
アビーム等の様な自動車構造部品を成形出来る指
向性をもつた強化樹脂シートが作られている。こ
れ等の指向性をもつた強化シートは60ないし80重
量パーセント範囲のガラス量で十字模様にマンド
レル上にらせんに巻かれたガラス繊維ストランド
を含有している。高ガラス含量の成形性ガラス強
化シートから成形により秀れた構造強度を有する
部品を作れるが、通常得られるより更によいモジ
ユラス特性を得たいと欲することがしばしばであ
る。成形部品中の炭素繊維が之を用いる樹脂部品
に良好なモジユラス特性を賦分するということは
知られている。樹脂中へのガラス繊維と炭素繊維
のブレンドが夫々が樹脂マトリツクスに与える強
度とモジユラス特性を利用するのに用いられてい
る。樹脂強化シートの製造において炭素繊維をガ
ラス繊維と巻くことが試みられたが炭素繊維スト
ランドを加工するのに著しい困難に遭遇した。す
なわち、ストランド状の炭素繊維はしばしば樹脂
浴またはダイ中で破断する。これは浴を進んでい
るストランドに働く粘性抗力によつて炭素のスト
ランドをフイラメント化即ちストランドを形成し
ているフイラメントに分離し結局破断することと
なる為によるものと思われる。本発明により炭素
繊維ストランドを樹脂で濡らしこれをガラス繊維
ストランドと一緒にして炭素繊維ストランドとガ
ラス繊維ストランドの両者によつて、強化した樹
脂シートを成形するのに有用な複合ストランドを
得る方法が開発せられた。
本発明の複合ストランドを含むシートの製造方
法によれば、炭素繊維ストランドおよびガラス繊
維ストランドをマンドレルに巻き樹脂シートを作
る。このシート製造方法では、ガラス繊維ストラ
ンドはガラス源から樹脂浴中に供給されこゝで十
分に濡らされる。ついでガラス繊維ストランドは
ダイ計量手段を通つてガラス繊維ストランドに含
まれる樹脂量を調整される。製造しようとする複
合体の炭素繊維ストランドは、ガラス繊維ストラ
ンドの樹脂含量を制限するのに使用されるダイの
背面に直接供給され、樹脂がダイから後流して来
る地点で樹脂と接触する。本方法において炭素繊
維ストランドをこの地点に供給することにより、
炭素繊維ストランドの繊維化を防ぎ、ストランド
に良好な濡れを与え、炭素繊維ストランドを樹脂
浴に通す場合に付随して遭遇する破断を起すこと
なくガラスと一緒にマンドレルに巻くことが出来
る。本発明の複合ストランドは樹脂、多数のガラ
ス繊維ストランド及び少くとも１本の炭素繊維ス
トランドから成る。
構造特性を有し、55ないし88パーセントのガラ
スと炭素を20ないし45重量パーセントの樹脂を含
有するガラス−炭素樹脂強化シートを作るには、
先づ炭素およびガラスのストランドを樹脂で被覆
し、ついで廻転するマンドレル上に巻く。添付図
面を参照して本発明の複合ストランドの製造およ
びこれを含むシートの製造について説明する。
本発明の樹脂−ガラス−炭素複合ストランドを
含むシートを製造するには多数のガラス繊維スト
ランドを使用する。例示のための第１図に示され
る如く、６個だけのガラス繊維成形パツケージ２
を用いる。これ等のパツケージ２は図示されてい
ないが、台またはクリールに載つて居り、各パツ
ケージからのガラス繊維ストランド１は、代表的
には金属シート板である壁体３に置かれている糸
口４および５から引き出される。第１図の例では
上段のガラス成形パツケージはそのストランド１
を糸口５を通らせ、下段のストランド１は糸口４
を通す。物理的に一緒にされたストランドは、２
本のガラスリボン１，１′となり、樹脂タンク９
の保持棒１１，１５の下を通過する。ついでこれ
等のストランド１′と１はタンク９の前端に在る
ダイ１２と１３に送られる。壁体３の上部には
夫々炭素繊維ストランド８と８′を有する２個の
パツケージ１８と１８′が載せられている。炭素
繊維ストランド８′と８は、ガラス繊維ストラン
ド１′と１の表面から樹脂をダイで拭い取るとき
に蓄積される樹脂後流１４を通つて、それぞれダ
イ１２と１３に導かれる。ダイ１３と１２を出る
まとめられたガラス−炭素繊維ストランド１９と
１９′は、ついで送行案内２１上にある案内糸口
２２で一緒にされてバンド１７となり、このリボ
ンを所望厚迄廻転するマンドレル１５に巻く。複
合体が所望厚に達すれば、マンドレル１５を停止
し、生成シートを表面から切り取り、この方法を
繰り返えす。
図面に一般的に図示されている方法は明らかに
多くの変化を加えられる。従つてたゞ１本だけの
ストランドリボン１７をマンドレル１５に巻く様
に図示されているが、これは単に例示のためのも
のである。マンドレルには多くの平行にされた平
行な複合ストランドのバンドまたはリボンをマン
ドレル表面に巻くことが出来る。同様にストラン
ド１′を形成するのに使用されるガラス繊維スト
ランドの数を変えることが出来る。従つてストラ
ンド１′としてどんなに多くの本数もストランド
１′を形成するのに使用することが出来る。最終
製品に所望されるバンド１７の幅によつて、バン
ドを形成するのに使用されるストランドの数と径
が決定される。バンドの幅とはバンド方向に垂直
に測定した幅を意味する。
図示した方法ではマンドレル１５は適当なモー
ターによつて駆動されている図示されていないシ
ヤフトで時計方向に廻転している。案内板２１は
水平面を往復して居り、複合ストランド１７をマ
ンドレル１５の表面に置く。ストランド１７は通
常所定のらせん角度でマンドレル１５上に置か
れ、最終シートに指向性のある強化特性を与え
る。らせん角度はマンドレル１５の本体のバンド
１７とマンドレルの長軸に平行なマンドレル本体
上の線との交差によつて作り出される尖鋭角であ
る。本方法によつて作られる構造シートに対する
この角度は一般に60から89度の範囲にある。スト
ランド１７に関するマンドレルの巻き角度は、マ
ンドレル１５の本体上のバンド１７とマンドレル
の長軸に垂直なマンドレル本体上の線との交差に
よつて作られる尖鋭角である。この方法の典型的
な使用においてはこの角度は30〜１度である。
通常の操作では、マンドレル１５は操作中連続
的に廻転し、案内２１は水平面を往復し、リボン
またはバンド１７を十字型にマンドレル１５に置
き、マンドレル表面上に複合体層を形成させる。
この開示には、バンド１７が両横方向でマンドレ
ルを被覆すれば１層が形成される。ガラス繊維ス
トランドと炭素繊維ストランドを含有する最終シ
ートは所望の多数の層を有し、所望の面積当り重
量密度の製品を作る。
操作中樹脂タンク９は絶えず樹脂１０を補充し
て充分な樹脂がタンク９中に維持され、棒１１と
１５の下を通つてタンクを通過するガラス繊維ス
トランド１と１′を充分に濡らす。このことは自
動供給口と溢流系を備えて連続的に行なうか必要
な場合に人手で樹脂を加えることが出来る。タン
ク９はマンドレル１５の幅により、静置されるか
板２１の運動に連動して水平面を往復させること
が出来る。
本発明の複合ストランドはどの適当な樹脂を使
つても製造することができ、適当な熱可塑性樹脂
の内代表的なものは、ポリエチレン、ポリプロピ
レンおよびポリスチレンの様な熱可塑性樹脂であ
る。系に用い得る熱硬化性樹脂は、多くの型を含
み代表的な樹脂例えば、ビニルエステル、速硬性
エポキシな樹脂および一般用ポリエステル樹脂が
用いられる。イソフタール酸ポリエステル樹脂が
本発明の複合ストランドを作るのに特に有効であ
ることが見出され、好ましいものである。Ｂ段階
の硬化性エポキシ樹脂および濃化ポリエステルの
様な樹脂はマンドレルから取り出して貯蔵し、つ
いで後日切断して硬化成形出来るので好ましい。
本発明に用いることの出来る代表的なポリエステ
ルは、ここに参考として掲げる米国特許第
3840618号に示され記載せられている等級の樹脂
である。
複合ストランドを作る場合に重要な考慮すべき
点は、最終製品の樹脂含量の調整である。本方法
においてこのことはダイ１２と１３中のオリフイ
スの大きさを調整することによつて達成される。
一般にこれ等のオリフイスは0.356から1.981mm
（0.014から0.078インチ）の範囲に保つのが好ま
しいことが見出された。
系に供給された炭素繊維ストランドは図示され
る様に壁体３から直接引き出されるか、タンク９
の前端に接近して置かれたクリールから引き出す
ことが出来る。樹脂タンク中への炭素繊維ストラ
ンドの入口点が、複合体リボンまたはバンド１
９，１９′を形成させるのに成功する上で考慮す
べき重要点である。炭素繊維ストランドの滞留時
間および抗力は最小にしてストランドの傷みまた
は劣化を最小にしなければならない。従つて炭素
繊維ストランドをダイへの入口点でまたは入口近
くで、好ましくはダイの樹脂の後流の中心領域で
操作に導入することが重要である。これによつて
炭素繊維ストランドが樹脂中を引張られるという
過度の歪を受けることを防止し、炭素繊維ストラ
ンドは粘性抗力を殆んどまたは全く受ける事なく
系に導入出来る。
本方法によつて作られる複合ストランドおよび
シート複合体は、容積基準で一般に50から５パー
セントの炭素繊維ストランド、および５から50パ
ーセントのガラス繊維ストランドを含有する。然
し乍ら容積基準で約20から95パーセントの間のガ
ラス繊維ストランドと約80から約５パーセントの
間の炭素繊維ストランドを有することは本発明に
属するものである。これは約35から約98重量パー
セントの間のガラス繊維ストランドと約65から２
重量パーセントの炭素繊維ストランドに相当す
る。炭素とガラスのストランドは、系に供給され
る毎分15.24と152.4ｍ（50と500フイート）との
間の範囲の速度でマンドレルに巻かれる複合スト
ランドに供給される。
使用される樹脂は複合ストランドに供給され、
典型的には成形されたシートはポリエチレンの様
な２層の透明シートの間に置かれる。従つて実際
には、樹脂含有複合ストランドを巻く前にマンド
レル表面をポリエチレンシートで覆う。マンドレ
ルに必要数の層を適用すれば、マンドレルを停め
て複合シートをもう１枚のポリエチレンシートで
覆い、ついでマンドレルから切り取る。複合シー
トはポリエチレン層の間にサンドイツチされてい
るので、樹脂複合体は成形部品を作る迄容易に取
扱い貯蔵出来る。成形中複合シートに熱を加えて
シート製品を熱硬化し硬化された部品に変える。
炭素繊維ストランドは有機繊維を熱分解によつ
て処理して炭素繊維のストランドを作ることによ
つて作られる。従つて炭素フイラメントは、レイ
ヨン前駆体ヤーン、ポリアクリルニトリル等を熱
分解して作られている。数種類のこれ等のストラ
ンドは今日市販せられて居り、文献〔モダンプラ
スチツクスエンサイクロペデイア（Modern
Plastics Encyclopedia）54、10A、第172頁、
1977年10月；アドバンスドマテリアル
（Advanced Materials）、C.Z.キヤロル−ポルツ
インスキイ（C.Z.Caroll−Porczynski）、ケミカ
ル出版社（Chemical Publishing Co.）ニユーヨ
ーク（N.Y.）1974年；インダストリアルケミス
トリー（Industrial Chemistry）、第７版、第342
頁、ヴアンノストランドラインホルド社（Van
Nostrand Reinhold Co.）、ニユーヨーク（N.
Y.）1947年）〕に記載せられている。本発明に使
用するのに特に有用な炭素繊維ストランドは、セ
ラニーズ社（Celanese Corporation）によつて
製造されるセリオン〔CELION（登録商標）〕と
呼ばれる炭素繊維である。
本方法の代表的な適用例としては、インフタル
酸ポリエステル樹脂90部、スチレンモノマー10
部、ステアリン酸亜鉛0.5部、第三ブチルパーベ
ンゾイト１部を酸化マグネシウム粘度付与剤3.5
部を含む樹脂混合物で樹脂タンクを満たして本発
明の複合ストランドを含む樹脂−ガラス−炭素シ
ートを作つた。
その各々がｋ−37ガラス繊維ストランドを含有
している12個のガラス繊維成形パツケージをクリ
ールに入れた。これ等のストランドは400本のガ
ラスフイラメントを有し、各フイラメントは
0.0127mm（0.0005インチ）の径を有している。４
個のパツケージからストランドを引き出してこれ
を樹脂タンクに入れる前に一緒にして３本のガラ
スリボンを作つた。３本のガラスリボン全部を毎
分30.48〜60.96ｍ（100−200フイート）の速度で
連続的に樹脂タンクを通過させた。上記の樹脂混
合物を含有する樹脂タンクには操作中終始樹脂を
補給し続けた。樹脂タンクを通過した３本のガラ
ス繊維ストランドは各々0.0045インチの径を有す
る３個の精密なダイスを通した。３本の炭素繊維
ストランドをその各々が供給されているダイスに
炭素繊維ストランドがダイに供給されているガラ
スリボンの表面から過剰の樹脂を拭い取る時にダ
イによつて生じる樹脂の後流の中心部の近くでダ
イに入る様にダイの樹脂タンク側に通して系に供
給された。ダイを通過すると、炭素繊維ストラン
ドはダイおよび後流に含まれる樹脂によつ濡らさ
れ、ダイを通過するガラスリボンと物理的に一緒
になり、これによつて３本の複合されたガラス−
炭素バンドまたはリボンを形成する。これ等の３
本の複合リボンは廻転するマンドレル上に位置す
る往復案内具上の３個の案内糸口を通つた。スト
ランドは85.4度のらせん角度、4.6度の巻き角度
で並列関係でマンドレル表面に巻かれた。往復案
内はマンドレル表面上を行つたり来たりし、マン
ドレル上に３層が置かれる迄複合ストランドが巻
かれた。ついでマンドレルを停止、複合ストラン
ド−樹脂シートを外す。完成したシートは平板パ
ネルを成形する為にブランクサイズ（blank
size）に切断する。
本発明の複合ストランドの応用の一例をマンド
レル上へのこの複合ストランドのワインデイング
について記載したが、樹脂、炭素およびガラスの
複合ストランドを他の方法で使用することも出来
る。後者の用途ではストランドは糸巻きに巻かれ
るであろう。糸巻きは離れた場所でのワインデイ
ングに使用する為には巻かれないであろう。糸巻
きはまた製織された強化物を織りまた格別の強化
が望ましい物品の或る部分にだけ使用することが
出来る。本発明の複合ストランドは一緒に巻いて
ケーブルを作ることも出来る。
本発明を特定の具体例によつて記載したが、之
によつて特許請求の範囲以上に限定する意志はな
い。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の複合ストランドを含む樹脂−
ガラス−炭素シートを作るのに使用される装置の
透視系統図である。第２図は第１図に示した樹脂
適用部の透視拡大図である。第３図はダイ１３お
よび炭素ストランドの入口点を示す樹脂適用説明
部分図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 樹脂、多数の連続ガラス繊維ストランドおよ
    び少くとも１本の連続炭素繊維ストランドからな
    る複合ストランドであつて、この複合ストランド
    全体に炭素繊維ストランドおよびガラス繊維スト
    ランドが通つていることを特徴とする複合ストラ
    ンド。 ２ 複合体中の炭素繊維ストランドおよびガラス
    繊維ストランドが、ガラス35〜98重量％および炭
    素65〜２重量％である特許請求の範囲第１項記載
    の複合ストランド。 ３ 樹脂がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
    アミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ
    およびこれらの混合物からなる群から選ばれる特
    許請求の範囲第１項記載の複合ストランド。 ４ 複合体中の炭素繊維ストランドおよびガラス
    繊維ストランドが容量基準で炭素50〜５％および
    ガラス５〜50％からなる特許請求の範囲第１項記
    載の複合ストランド。
JP7181679A 1979-02-02 1979-06-07 Compound strand of resin* carbon and glass and product molded from said strand Granted JPS55103927A (en)

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