JPH01210315A - 成形可能の繊維強化熱可塑性プラスチック材料の製造すべき成形部材に適合したバッチを調製する方法および装置 - 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： 本発明は成形可能の繊維強化熱可塑性プラスチック材料
の製造すべき成形部材に適するバツ千を加熱下に製造す
る方法および装置に関する。

従来の技術： 強化繊維としてはとくにカットしたガラス繊維が挙けら
れるけれど、炭素繊維、アラミド繊維またはポリエステ
ル繊維のような鉱物性、無“機−１：たはその他の合成
繊維も使用される。以下にガラス繊維と称する場合とれ
は前記繊維を代表するものとする。カットしたガラス繊
維はガラス繊維強化プラスチツク部材の製造に広範囲に
使用される。ガラス繊維は結合剤によって結合され、こ
の結合剤は主成分またはマトリックスとしてポリプロピ
レンのような熱１丁塑性プラスチックを含み、付加的に
カーボンブラック、ワックスその他の添加剤を含むこと
ができる。

実際には１つの態様によればプレス中で成形部材にプレ
スしうる半製品の製造は繊維をフリースの形に散布し、
これを液体合成樹脂で含浸するように行われる。もう１
つの態様によれは繊維は液相中で懸濁液に処理され、こ
れが攪拌捷たは混合運動によって無配向繊維フリースに
処理される。この場合も液体合成樹脂捷たは粉末結合剤
が水性懸濁液とともに使用される。後者の場合懸濁液は
無配向繊維フリース形成後、乾燥される。両方の場合と
もフリースの厚さおよび幅は、厚さは必然的に、幅は大
量のスクラップ発生を避けるため、成形子べき成形部材
に適合しなければならない。さらにフリースは続いて製
造する成形部材に適する個々の板に切断しなければなら
ない。

さらに液体湿潤剤を最高２０重量係の割合で添加し、湿
っているけれど々お流動性の材料を得ることが提案され
（西独特願Ｐろ６０４８８８．７参照〕、この材料は中
間生成物としてプラスチックの袋にパックして加工業者
に送られ、または同様加熱したベルトプレスで前成形し
た板材料に加工することかできる。

とくに最初に挙けた方法は非常に複雑であり、高い費用
を必要とする。前記すべての方法の場合、半製品の調整
か必要でちゃ、そのため方法の融通性がなく、他の成形
部材への適合が阻止され、丑たけ極めて困難になる。

さらにガラス繊維束を熱可塑性プラスチックを含む結合
剤ととも（に渦流室中で撹乱して綿状のフェルトにし、
続いて真空中でとくに結合剤の熱可塑性プラスチックと
融和性の、とくに同じ材料からなるプラスチック袋ヘパ
ツクし、またはこれヲ直接次の処理に供給することもす
でに提案された（西独特願Ｐ　３７０４０３５．９参照
〕。

発明が解決しようとする課題： 本発明の課題は出発材料の製造すべき成形部材に応する
調整をしないことを前提とし、とくに前記方法により製
造した出発材料の以後の加工および不適な中間生成物の
処理にも適する方法および装置を得ることである。

課題を解決するだめの手段： この課題は本発明により繊維および熱可塑性プラスチッ
クを含む結合剤からなる前生成物全ストランドとして加
熱し、適合したパンチをストランドから分離し、ストラ
ンド再加工工程に供給することを特徴とする方法によっ
て解決される。とくにこの方法を実施する装置は処理す
る材料を無端ストランドとして押出す融解通路を有する
融解装置および計量装置を備えていることを特徴とする
。

作用； 本発明の方法により製造過程の簡単化および成形部材製
造の高い自動化率が達成される。出発生成物の前調整を
必要としないので、装置費用が低く維持される。本発明
の装置を閉鎖系として形成することにより熱可塑性プラ
スチックマトリックスの過熱による分解が防止され、し
たがって燃焼の危険が低下し、環境融和性が得られる。

本発明の方法により高品質熱可塑性プラスチック（たと
えばＰＡ、　、　ＦＴＰ　、）の使用、種々の強化繊維
の使用およびプレスにおける成形部材のバッチ量の変化
に関して大きい変化が可能（（なるので、バッチを調製
する方法による本発明の装置は引続き種々の、バッチ容
積の点でも異方る多数の成形部材を製造するプレスに使
用することができる。

とくに出発材料を流動性の形で真空パックのような標準
パツクザイズで、または形状安定の前圧縮した半製品と
して供給することができ、ガラスマット製造の際必要な
ように成形部材の特殊な使用重量等に応じて適合させる
必要がない。本発明の方法の端部または本発明の装置の
出口で実施する計量は正確に製造すべき成形部材につい
て行われ、個々のバッチの間で変化できるので、重量も
異なる種々の成形部材を製造する多数のプレスを直接接
続し、計量部を介して交互に供給することができる。

本発明の有利な形成によれば前生成物は前圧縮され、直
接無端ストランドに供給され、または融解装置の前に処
理すべき材料のだめの共通通路を有する圧縮部が接続し
、さらに１つの態様によれば圧縮部は冷却した圧縮通路
を有し、次にこの通路へ融解装置の融解通路が接続し、
圧縮通路と融解通路の移行部から遠く離れた圧縮通路の
端部に圧縮および供給ピストンが可動に配置される。と
くに融解装置の融解通路は全長にわたって加熱要素によ
って包囲される。計量装置の計量ピストンは同時に融解
装置を通して軟化した材料を送る供給ピストンである。

有利な形成によれば出発材料の圧縮の際空気等の介在を
避けるため真空が適用される。そのためとくに圧縮部の
範囲に真空導管を備えて真空を適用することができる。

有利な形成によれば融解通路はその全長にわたって加熱
要素を備える。

融解通路内の材料は材料の熱可塑性プラスチックの融点
より高い温度、とくに融点を４０〜１００℃超える温度
に加熱される。本発明の方法によれば軟化および計量す
べき材料の非常に高い処理量が可能であり、たとえば２
に９７　ｍｉｎ以上の処理量が容易に達成される。加熱
通路が著しく長い場合、この通路は装置全長を短縮する
ためループ形に設置される。

加熱要素たとえば電気的加熱コイルによって包囲された
、処理する材料全ペースト状に維持する本来の融解通路
をできるたけ短く形成するため、有利な形成によれは圧
縮した前生成物は（１２〕 高温ガスによってその全容積にわたって加熱され、また
は半製品は高温ガスによって少なくともその繊維性コア
の範囲が加熱される。流動性生成物を供給する場合、材
料が圧縮プランジャに付着するのを防ぐ冷却部と加熱要
素によって包囲された圧縮室の間に高温空気部を備え、
その際材料が通過する通路範囲を金属フィルタによって
包囲し、このフィルタがこの範囲の壁を形成し、その孔
を通して半径方向に高温ガスとくにチッ素またはヘリウ
ムのような不活性高温ガス、ポリマーを侵食しない限シ
高温空気も通過させ、それによってこの範囲にある材料
をその全断面にわたって、したがってその全容積をポリ
マーの融点より高く加熱することができる。

もう１つの態様によれば前圧縮した形状安定半製品が供
給される。この場合とくに固い外殼およびガラス繊維−
ポリマー粒子混合物からなる内側のフェルト状コアを有
する半製品も供給することができる。ポリマーはとくに
ダストまたは粒子形で存在する。このような寸法安定半
製品は圧縮状態のフェルト状材料の外側範囲を短時間強
く加熱することによって製造することができる。

この場合も融解室を比較的短く形成するため、融解通路
の前に高温空気部が接続される。この場合高温空気部は
圧縮および融解部への入口前に配置される。高温空気部
はとくに温度制御室を有し、この室はとくに２つの摺動
可能のピストンまたは他の適当な装置によって仕切られ
、この室を通して寸法安定性半製品は供給孔から圧縮お
よび融解部への入口孔へ移動される。２つのピストンは
孔を備え、この孔を通して熱風が軸方向に２つのピスト
ンの間の範囲へ入す、半製品のフェルト状コア範囲を吹
抜け、半製品はここで融点より少し低い温度まで加熱さ
れる。

このような温度をもって半製品はさらに前記のように完
全な融解および計量のため送られる。

これによっても加熱要素で包囲した本来の融解通路を著
しく短縮することができる。

本発明の他の利点および特徴は請求項および成形可能の
適合量の繊維強化プラスチックを調製する本発明の装置
の実施例を図面に基き詳細に説明した記載から明らかで
ある。

実施例： 製造する成形部材に適合する量の成形可能の繊維強化熱
可塑性プラスチックを調整する本発明の装置５１は圧縮
部５２、高温ガス部５５、融解通路６４および計量部５
４を有する。圧縮部５２は収容および前圧縮室５６を有
し、ここへ供給通路５７が開口し、この室はぎストンお
よびシリンダユニット５８として前圧縮ピストン５９全
備える。ピストン５９は適当な方法でとくにハイドロリ
ックに駆動することができる。

収容および前圧縮室５６はそのピストン５９と反対側の
端部領域６１で圧縮室６２へ移行する。

圧縮室６２は圧縮および送シビ°スト７６３を有し、こ
れは同様適当な方法で、とくにハイドロリッタに駆動さ
れる。圧縮室６２は捷ず冷却部８１を備え、そこには冷
却要素が通路を囲んで設けられ、送シピストン６３によ
り材料の残留（１５つ が防止される。冷却部８１に第１図に示す実施例では高
温ガス部５５が続く。高温ガス部は室または通路を包囲
する金属フィルタ５５ａの筒壁および高温ガス接続口５
５ｂを有する。それによって熱空気は圧縮したフィルタ
状制料を半径方向に吹抜けることができる。この高温ガ
ス加熱によって加熱要素６６で形成される次の融解通路
６４の長さを著しく短縮することができる。加熱のため
とくにチッ素またはヘリウムのような不活性ガスが使用
され、このガスは場合により閉鎖回路で材料を吹抜ける
。結合剤（含有する熱可塑性プラスチックを含めて）に
問題がなければ熱空気を使用するとともできる。加熱は
とくにすでに高温ガスによって融点たとえば２４０℃を
超えるまで行われる。

通路状に形成した圧縮室または通路６２へ融解装置５３
の融解通路６４が続く。融解通路６４は加熱要素６６に
よって包囲され、この要素により通路内の繊維強化熱可
塑性プラスチック６７は融点ｌで加熱される。

融解装置へ計量室６８を有するすてに述べた計量部５４
が続き、計量室内で同様とくにハイドロリッタに駆動さ
れる計量および押出ピストン６）が可動である。計量お
よび押出ピストン６９は圧縮および送シピストン６３に
対抗して作用する。融解装置５３および計量部５４はそ
のピストン６９から離れた接触部７１にそれぞれとくに
ハイドロリッタに作動する分離スライド７４．７６を有
する分離装置７２および７３を備える。分離装置７２は
とくに固定配置した融解装置５３と結合する。分離装置
７３は計量部５４と結合し、計量部はその融解装置５３
の端部側の範囲７１が融解装置５３からとくに垂直軸７
７を中心に旋回して離れることができるように配置され
る。計量部５４は同様加装装置７８を有し、この装置に
より中にある繊維強化熱可塑性フ０ラスチックのバッチ
７９は適当な可塑性状態に保持される。

供給通路５７を介して原料半製品か供給される。これは
バッチ的に行われ、供給通路５７がら前圧縮室５６へ一
定量の材料が充てんされ、これか次に前圧縮ピストン５
９によって前圧縮される。供給通路５７の前にバンカが
配置され、この中に処理する材料がたとえは粒体の形で
存在づ−る。この場合とくに供給通路の端部にケゞ−ト
スライドが備えられる。処理する材料はガラス繊維ｋ（
Ｉ＋５加した熱可塑性プラスチックであり、これは粒状
でまたは適当な分量で存在する。これはほぼ任意の方法
たとえば需用法で、フリース全液体プラスチック樹脂で
含浸し、または製造したフリースの懸濁および乾燥によ
って製造することができる。この材料はプラスチックの
袋に湿シ状態でパックしだなお流動性の材料である（西
独時＆Ｐろ６０４８８８．７参照〕。この材料は繊維お
よび熱可塑性プラスチックを含む結合剤の流動化（Ｃよ
って製造した綿状のフェルト材料−ごあシ、本発明の装
置に流動化室から直接供給され、またはプラスチックの
袋にパックした形で供給される。中間生成物がプラスチ
ックの袋にある場合、その切開のような開放によつて袋
から振出して供給することができる。しかし有利な方法
によれば材料の結合剤の熱可塑性プラスチックと融和性
の材料とくに同じ利料からなるプラスチックの袋が使用
される。この場合この材料はプラスチックの袋といっし
ょに収容および前圧縮室５６の供給通路５７を介して直
接供給することができる。

収容およびｆ７Ｊ圧縮室５６へ供給した後、この材料は
前記のように前圧縮され、圧縮通路６２へ圧入される。

ピストン５９はその下側位置に留まシ、通路６２の上側
境界壁を閉鎖する。次にピストン６３は融解通路の方向
へ動くことによって材料の主たる圧縮を実施し、１つに
は材をさらに圧縮し、他面材料は融解通路６４の中を動
かされる。この主圧縮の際同時に空気介在を避けるため
圧縮通路６２に真空が適用される。

同時に融解通路６４内で加熱された材料は分離装置７２
．７３が開いている場合、空の計量部５４へ導入され、
その際計量部で計量および押出ピストン６９は調節可能
の対抗圧をもって右へ、計量部に特殊な成形部材の製造
に必要な所望量が存在するまで、摺動される。次に分離
スライド７４．７６が摺動し、計量部の材料バッチ７９
と融解装置５３の材料６７とを分離する。計量部５４で
粘ちょうな材料バッチ７９は新たな成形部材全成形する
ためプレスへ取出すまで適当な高温に保持される。この
場合計量部５４は軸７７を中心に横へ旋回する。分離ス
ライド７６は再び開かれ、ピストン６９は計量した材料
バッチ７９を図面で左へたとえば直接プレスへまたは材
料を収容する収容器へ押出す。

材料が可塑性粘度を有する限シ、この材料は直接たとえ
ばロボットアームによって取出すこともできる。最後に
挙げた２つの場合材料は次にプレスへ送られる。プレス
内でこの材料は原則として公知法でさらに成形部材に加
工される。

原則的に計量部５４で計量した圧縮材料は押出後冷却し
て中間貯蔵することができる。とくにこの場合、少なく
とも計量室はほぼ板状の成形部材の製造を可能とする断
面を有する。

（２０〕 第２および６図の構成によれば形状安定半製品はたとえ
ば円筒、矩形または正方形の形で供給され、その外殼は
内部に繊維を含む融解または再凝固した熱可塑性プラス
チックからなるけれど、コアは繊維およびポリマー、粉
末または粒子を含む結合剤の未融解のフェルト状の圧縮
した混合物からなる。端面は開き、すなわちここには融
解していないガラス繊維−結合剤混合物が見える。この
ような半製品は圧縮した材料バッチの表面範囲のみの短
時間の高温加熱によって得られる。

半製品８２はまず第２図に示す高温ガス部８３に供給さ
れる。高温ガス部は細長い温度調節室８４を有し、その
断面は半製品８２の断面に相当する。温度調節室８４は
横に入口８６を有し、図示の実施例では入口とずれた出
口８７を備える。入口および出口は原則として１線にあ
ってもよい。この場合これらは半製品材料の充てん後、
スライダにより気密に閉鎖しなければならない。

さらに図示の実施例では温度調節室内に２つのピストン
８８が案内され、このピストンはそれぞれ高温ガス通過
のだめの孔８９を有する。

この場合も前記高温不活性ガスまたは場合により熱空気
も使用することができ、適当である限りガスは閉鎖回路
で案内さ扛る。

最初半製品は右のピストンが右へ後退している際に入口
８６から通路へ導入され、次に右のぎストンによって左
へ温度調節室へ摺動される。

次にピストンの孔を通して高温ガスまたは熱空気が半製
品８２を含む室へ吹込まれ、この室を吹抜け、他のぎス
トンの孔を通って出る。半製品８２のフェルト状のコア
はその際融解温度直下の温度たとえば１５０°Ｃに加熱
される。次に半製品は左のピストンの後退および右のピ
ストンの前進によって出口８７の上へもたらされ、ここ
を通って第６図に示すように圧縮および計量部の入口９
１へ送ることができる。加熱された半製品円筒はここに
も参照奇岩８２で示される。

第６図の計量および圧縮部は入口９１が半製品８２の供
給通路として形成され、流動性前生成物の注入口および
圧縮ピストンを有しないことで異なるほかは第１図の形
成と原則的に同じであり、または極めて類似している。

半製品８２のフェルト状コアの第２図で説明した温度調
節部たは予熱のため、冷却要素８１と、加熱要素６６を
備えた融解通路６４との間の第１図の高温ガス部５５は
もはや不用であシ、それにも抱らす予熱のため比較的短
い融解通路６４を使用することができる。

本来の融解通路６４の前に温度調節部８１ａが配置され
、この領域に押込まれた半製品８２は融解温度直下の温
度に保持されるので、ここでもピストン６３のブロッキ
ングが避けられる。

半製品円筒は温度調節部８１ａの入口９１を介して供給
され、横から圧縮部５２に達する。

ピストン６３によって半製品円筒８２は入口９１の開口
から罰へ押される。ピストンの引戻しによって次の円筒
が引戻したピストンの前に（２６〕 落下し、これが次にさらに前へ押される。円筒は次に圧
縮通路６２を介して融解通路６４へ圧入され、そこで熱
可塑性プラスチックの融点より高い温度に加熱され、そ
の個別性を失い、ガラス繊維およびホリマー分を有する
液状結合剤からなる液状捷たはペースト状無端ストラン
ドが発生する。この主圧縮の際再び同時に圧縮通路６２
へ空気介在を確実に除去するため真空が適用される。

以後の加工は前記第２図で説明したように材料が計量部
から成形部材に成形するためたとえばプレスへ装入する
まで行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の縦断面図、第２図は本発明の装
置の第２実施例の一部である形状安定半製品の温度調節
装置の縦断面図、第６図は本発明の装置の第２実施例の
縦断面図である。 ５２・圧縮部　５３・・・融解装置　５４・計量部５５
・・・高温ガス部　５６・・・収容および前圧縮室５７
　供給通路　５９　・前圧縮ピストン　６１・・端部領
域　６２・・・圧縮通路　６３・・・圧縮および送シピ
ストン　６４・・・融解通路　６６・・・加熱要素　６
７・・・処理材料　６９・・・計量および押出ピストン
　７２．７３・・・分離装置　８１・冷却要素　８２・
・・半製品　８３・・・高温ガス部　８４・　温度調節
室　８８・・・ピストン　８９・・・孔９１・・・入口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形可能の繊維強化熱可塑性プラスチック材料の製
   造すべき成形部材に適合したバッチを加熱により調製す
   る方法において、繊維および熱可塑性プラスチックを含
   む結合剤からなる前生成物を加熱し、適合したバッチを
   ストランドから分離し、このバッチを次の加工に供給す
   ることを特徴とする、成形可能の繊維強化熱可塑性プラ
   スチック材料の製造すべき成形部材に適合したバッチを
   調製する方法。 ２、前生成物を流動性前生成物として供給する請求項１
   記載の方法。 ３、前生成物を前圧縮し、ただちに無端ストランドに添
   加する請求項１または２記載の方法。 ４、前生成物を製造すべき成形部材に適合したバッチ量
   に相当しない大きさの分量で供給する請求項１から３ま
   でのいずれか１項記載の方法。 ５、前生成物を結合剤の熱可塑性プラスチツクと融和性
   の材料からなる袋にパックしたフェルト状バッチとして
   供給する請求項１から４までのいずれか１項記載の方法
   。 ６、前生成物を綿状フェルトとして供給する請求項１か
   ら５までのいずれか１項記載の方法。 ７、前圧縮した前生成物を高温ガスによつてその全容積
   にわたつて加熱する請求項２から６までのいずれか１項
   記載の方法。 ８、前生成物を高温ガスによつてそのポリマーの融点を
   超えるまで加熱する請求項７記載の方法。 ９、前圧縮した形状安定半製品を供給する請求項１記載
   の方法。 １０、融解および再凝固したポリマー−繊維混合物から
   なる硬い外殼およびフェルト状繊維−ポリマー粉末混合
   物からなる内側のコアを有する半製品を供給する請求項
   ９記載の方法。 １１、半製品の少なくとも繊維状のコア部を高温ガスに
   よつて加熱する請求項９または１０記載の方法。 １２、半製品のコアを高温ガスによつてポリマー融点よ
   り１００℃高く加熱する請求項１１記載の方法。 １３、ガスが半製品のフェルト状コアを通過する請求項
   １１または１２記載の方法。 １４、高温ガスとして不活性ガスを使用する請求項７、
   ８、１２および１３のいずれか１項記載の方法。 １５、高温ガスとして熱空気を使用する請求項７、８、
   １２および１３のいずれか１項記載の方法。 １６、ストランドから分離したバッチを容積により計量
   する請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。 １７、処理すべき材料（５７）を無端ストランドとして
   押出す融解通路（６４）を有する融解装置（５３）およ
   び計量部（５４）を備えていることを特徴とする成形可
   能の繊維強化熱可塑性プラスチツク材料の製造すべき成
   形部材に適合したバッチを調製する装置。 １８、融解装置（５３）の前に加工すべき材料の共通の
   供給通路を有する圧縮部（５２）が接続している請求項
   １７記載の装置。 １９、圧縮部（５２）が圧縮通路（６２）を有し、この
   通路へ融解装置（５３）の融解通路（６４）が接続し、
   圧縮通路（６２）と融解通路（６４）の移行部と反対側
   の圧縮通路端部に圧縮および送りピストン（６３）が可
   動に配置されている請求項１８記載の装置。２０、圧縮
   部（５２）が収容および前圧縮室（５６）を有し、この
   室へ供給通路（５７）が通じ、この室内で前圧縮ピスト
   ン（５９）が供給材料を前圧縮室（５６）の圧縮通路（
   ６２）と交差する圧縮通路端部領域（６１）へ圧入する
   ように可動である請求項１８または１９記載の装置。 ２１、融解装置（５３）の融解通路（６４）がその全長
   にわたつて加熱要素（６６）によつて包囲されている請
   求項１７から２０までのいずれか１項記載の装置。 ２２、圧縮部（５２）に、融液が圧縮および送りピスト
   ン（６３）に付着するのを避けるため、冷却要素（８１
   ）を備えている請求項１７から２１までのいずれか１項
   記載の装置。 ２３、計量部（５４）がその充てん位置を調節しうる計
   量ピストン（６９）を有する請求項１７から２２までの
   いずれか１項記載の装置。 ２４、融解装置（５３）と計量部（５４）の間に分離装
   置（７２、７３）を備えている請求項１７から２３まで
   のいずれか１項記載の装置。 ２５、計量部がそのピストン（６９）と反対側の融解通
   路（６４）へ接続する計量通路の始端部（分離装置７３
   ）とともに融解装置（５３）から離れうる請求項２４記
   載の装置。２６、圧縮通路（６２）へ真空導管が開口し
   ている請求項１７から２５までのいずれか１項記載の装
   置。 ２７、融解通路（６４）の前に高温ガス部（５５、８４
   ）が配置されている請求項１７から２６までのいずれか
   １項記載の装置。 ２８、融解すべき生成物の供給通路が金属フィルタによ
   つて包囲され、これを通つて高温のガスが半径方向に通
   路およびその中にある繊維状生成物を吹抜ける請求項２
   ７記載の装置。 ２９、高温ガス部（８３）が融解装置および計量部への
   入口（９１）の前に配置されている請求項２７記載の装
   置。 ３０、高温ガス部（８３、８４）が孔（８９）を有する
   ピストン（８８）を有し、この孔を介して高温ガスが半
   製品（８２）を収容する高温の室へ軸方向に吹抜けうる
   請求項２９記載の装置。