JPH02134232A - 補強された製品の連続成形方法 - Google Patents

補強された製品の連続成形方法

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JPH02134232A
JPH02134232A JP1248249A JP24824989A JPH02134232A JP H02134232 A JPH02134232 A JP H02134232A JP 1248249 A JP1248249 A JP 1248249A JP 24824989 A JP24824989 A JP 24824989A JP H02134232 A JPH02134232 A JP H02134232A
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reinforcing material
layers
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reinforced
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Jeffrey A Vane
ジェフリー　アルバート　ベイン
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Tech Textiles Ltd
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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） 本発明は補強された製品の連続成形方法に関するもので
ある。
（従来の技術） 従来既知の補強された製品の成形方法では織られない又
は織られたガラス繊維又は他の補強材料のマントをモー
ルド内に挿入し、合成樹脂材料でぬらし、この合成樹脂
材料を固化し、成形された製品をモールドから除去する
ようにしている。成形製品内に極めて大きい厚さの補強
プラスチック材料を必要とするときには、追加の補強材
料のマットを挿入し、ぬらし、固化している。
（発明が解決しようとする課題） このような従来の方法では作業が連続的ではなく、遅く
、労力を多く要し、又自動化には不向きである。更に不
織マットでは繊維の配列が不揃いであり、所定の方向に
おける補強の強度特性を予知することが出来ない欠点が
ある。又織られた補強材料では横糸と縦糸が互いに交叉
して縮れ、この結果強度が低下し、しわや曲がりを生ず
ることなく補強材料を複雑な形状に成形することは出来
ない。
又合成樹脂材料内に切り刻んだ補強繊維を混ぜることに
よってこの混合物を閉じたモールド内で成形することに
よって補強プラスチック製品を作ることは既知である。
然しなからこの方法では切り刻んだ補強繊維が不揃いに
分散され最終製品内では不揃いに配向され、その結果樹
脂の多い部分や補強繊維の多い部分が製品内に生じ、製
品の機械的特性を予知出来なくなる。
更に補強材料の繊維を単独に又は織った又は織らない補
強材料の条片と共に押出ダイスに通し、ダイスを通ると
きに補強材料を合成プラスチック材料によってぬらし、
成形された製品がダイスから取り出されるとき上記合成
プラスチック材料が固化されるようにした押し出しによ
る補強されたプラスチック製品の成形方法は既知である
。この方法によれば複雑な断面形状の製品を作ることが
可能であるが繊維が押出ダイスを通過したときこれらが
一体に束になり一様な品質及び強度の製品を得ることは
出来なくなる。
又補強繊維を合成樹脂材料でぬらし、巻軸に巻いてパイ
プや管等の製品を作るようにした補強されたプラスチッ
ク製品の製造方法は既知である。
この方法では最終製品に所望のフープ（ｈｏｏρ）強度
を有せしめるため横移動機構を用いて巻軸の長手方向の
軸に対し所望の角度で補強繊維が配置されるよう制御す
ることが出来る。然しなから製品の長手方向に沿って補
強繊維を配列して製品の長手方向の強度を得ることは出
来ない、従って長手方向の強度を得るためには、巻軸に
織られた又は織られない補強材料の１つ又はそれ以上の
層を巻き付けるようにしている。この方法では作業が遅
く、又十分な長手方向強度を有する製品を作ることは困
難である。
本発明の目的は上記の欠点を除いた、均一な品質及び強
度を有する広い範囲の補強されたプラスチック製品を連
続的に成形する方法を得るにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の補強された製品の連続成形方法は（ａｌ　　夫
々が単一方向に側方に並んで延びる複数の不織繊維より
成る複数の層が積重されており、少なくとも幾つかの異
なる層における繊維が異なる方向に延びている補強材料
を作り、（ｂｌ　　上記各層を一体に縫い合わせ、（ｅ
）　　上記補強材料をマトリックス材料でぬらし、（ｄ
ｌ　　上記ぬらされた補強材料を成形し、及びｆｅ）　
　上記マトリックス材料を固化せしめることを特徴とす
る。
上記補強材料は繊維を第１の巻軸から引き出し、単一の
方向に側方に並んで延ばして第１層を形成し、繊維を第
２の巻軸から引き出し、上記第１層上を単一の方向に側
方に並んで第２の方向に延ばして第２層を形成して上記
第１層上に積重し、以下この工程を繰り返して所望数の
層を形成することによって形成される。上記少なくとも
２つの層内の繊維は互いに９０”異なる方向に延びてい
ることが好ましい、又少なくとも更に他の１つの層内の
繊維が上記少なくとも２つの層の少なくとも１つの層内
の繊維に対して４５＠〜９０″の角度で延びているのが
好ましい０例えば上記層は第１方向に延びている繊維を
有する層と、上記第１方向に対して９０°の第２方向に
延びている繊維を有する層と、上記第１方向に対して４
５′″の第３方向に延びている繊維を有する層と、第１
方向に対して４５″であり第３方向に対して９０″であ
る第４方向に延びる繊維を有する層とより成る。
必要に応じて上記層の少なくとも１つの層内で繊維が層
の異なる部分内で異なる密度で配置されており、補強材
料の異なる部分が異なる強度特性を有するようにするこ
とが出来る。この結果補強材料をエンジニアドして異な
る用途に適するようにすることが出来る。
上記補強材料を作るために用いられる繊維はカーボン繊
維、アラミド繊維、セラミックファイバ、金属、ポリエ
チレン繊維、ポリエステル繊維等の補強材料又はガラス
繊維の連続した又は不連続の糸、繊維、ロープ又は条片
等である。
上記補強材料の積重された層は、互いに所定位置に異な
る層内の繊維が保持されるようニソテングによって縫わ
れる。このように層を縫うために使用される糸は夫自体
補強材料であるか又は熱可塑性材料である。
補強材料をぬらすために用いられる上記マトリックス材
料は金属又はセラミック材料、好ましくは熱硬化性又は
熱可塑性の合成樹脂材料であり、又補強されたプラスチ
ック製品を形成するために通常用いられる合成樹脂材料
、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステ
ル等である。
上記補強材料はこれをマトリックス材料を入れたバスを
通過せしめ、補強材料にマトリックス材料をスプレせし
め、補強材料にマトリックス材料を注入せしめ、又は補
強材料をマトリックス材料のカーテンを通すことにより
マトリックス材料によってぬらすことが出来る。マトリ
ックス材料が熱可塑性材料の場合には補強材料をぬらす
前にこれを加熱せしめる。
本発明の一実施例においては熱可塑性材料のフィルム、
シート、リボン又はテープを補強材料の少なくとも２つ
の層間に介挿し、及び又は積重された層の片面又は両外
面に、好ましくはこれらが一体に縫われる前に設ける。
熱可塑性材料と共に補強材料を加熱して熱可塑性材料を
軟化し、成形ステップの前に補強材料をこれでぬらす、
少なくとも１枚の熱可塑性材料のフィルム又はシートを
補強材料の隣接する層間に介挿することによって、又は
必要に応じて補強材料の片面又は両外面に設けることに
よって補強材料を完全確実に濡らすことが出来る。ぬれ
た補強材料はモールド、加圧、押し出しによって又はマ
ンドレルの周りに巻き付ける等の手段によって成形され
る。
好ましくはアキュムレータを補強材料を作るための機構
と、ぬれた補強材料を成形するための機構との間に介挿
する。このアキュムレータは補強材料を作るための機構
と成形機構の操作速度の僅かな変動を補償し、補強材料
製造機構の操作が一時的に中断しても補強材料を供給す
るように作用する。このアキュムレータは平行した複数
の支持ローラを有する枠を有し、補強材料は上記支持ロ
ーラから垂れ下がるように上記ローラに懸架される。
本発明方法において用いる補強材料は多軸であり、上記
各層内の繊維は互いに側方に並んで所定の位置に保持さ
れているが互いに長平方向には摺動自在であるため、こ
の補強材料はしわを生ずることなく複雑な形状に成形す
ることが出来る。
ぬれた補強材料をモールドによって成形する場合には、
閉じたモールドを用い、熱及び圧力を加える。補強材料
は補強材料がモールドに入れられる前、又は補強材料が
モールド内にある間にマトリックス材料をモールドに注
入することによってぬらすことが出来る。モールドされ
た又はモニルド中の補強材料の一部を他の部分から分離
するための機構を設けることが出来る。この分離機構は
既知の切断刃、加熱ワイヤ等である。補強材料の製造速
度はモールド又はモールドプレスのサイクル時間に対応
せしめるが、両者間の僅かな差は上記アキュムレータに
よって調整される。モールド又はプレスは車体パネル、
とルデング用パネル等の製造に好適である。上記補強材
料は多軸であり、従って等方性となし得るから本発明方
法によって鋼又はこれよりも優れた特性を有する車体パ
ネル等の製品を作ることが出来る。
本発明の他の実施例においてはぬれた補強材料はこれを
ダイス、好ましくは押出ダイスに通すことによって成形
する。この実施例では補強材料を押出ダイスに通すとき
にこれをぬらす。補強されたプラスチック製品を押し出
しによって成形することは既知であり、長さ全体に亘り
均一断面の製品の成形に好適であり、又複雑な断面形状
のものも作り得る。即ち、押し出しは梁等に用いるアン
グルセクションは■］−セクション、複雑な断面形状の
管、ボックス、ビルデング用パネル等を作るのに好適で
ある０本発明方法は従来の押出方法によるよりも優れて
いる。即ち本発明方法によれば多軸補強体を単一の補強
材料を用いて単純な方法で作ることが出来、又補強材料
の各層内の繊維が縫いによって互いに定められた位置で
保持されているため各層内の繊維が束を作るおそれがな
く、従って均一な品質と強度を有する製品を容易に作る
ことが出来る。
本発明の更に他の実施例においてはぬれた補強材料をマ
ンドレルの周りに巻き付けることにより成形する。この
方法は円形、四角等の断面を有する管やパイプ等の製品
を作り、所望に応じて長手方向に切断してチャンネルセ
クション、アングルセクション等の他の製品を作るのに
特に好適である。この方法は小さなパイプから大きな下
水用パイプに至る広い範囲のサイズのパイプや管を作る
のに好適である。より小さいサイズのパイプや管のため
には１つのコンベア上に複数のマンドレルを設け、これ
を順次に巻き付は区域に移動してその周りにぬれた補強
材料を巻き付け、このぬれた補強材料を巻き付けたマン
ドレルが除去区域に移動したときマトリックス材料を固
化し、固化された製品をこの除去区域においてマンドレ
ルから除去せしめる。固化された製品をマンドレルから
容易に除去出来るようマンドレルは潰れるようにするこ
とが出来る０本発明方法によればパイプや管を作る従来
既知の繊維巻き方法に比べて単純で便利な方法で多軸補
強体を作ることが出来、又製造速度を既知の繊維巻き方
法によるよりも一層太き（することが出来る。
本発明方法によって作った成形製品は従来既知の方法で
固化出来る。即ちマトリックス材料が金属材料又は熱可
塑性樹脂のときは成形製品は自然冷却又はプロワ−又は
他の冷却機構によって冷却することによって固化出来る
。マトリックス材料が熱硬化性樹脂の場合には成形製品
を成形の後又は後に熱、紫外線を加え又は化学的に固化
することが出来る。
（実　施　例） 以下図面によって本発明の詳細な説明する。
第１図は補強材料を示し、これは互いに積重された複数
の層１〜６より成り、この層１〜６の夫々は単一方向に
側方に並んで延びる複数の不織糸又は繊維１０より成り
、少なくとも幾つかの異なる層における繊維１０は異な
る方向に延びる。即ち層１内の繊維１０は補強材料９に
対し縦方向に延び、層２内の繊維１０は層ｌ内の繊維１
０に対し直角方向に延び、層３内の繊維１０は層１内の
繊維１０に対し４５″〜９０°傾斜して延びている。所
望の厚さ及び強度特性の多軸補強材料を作るため上記補
強材料９は所望の数の層によって形成することが出来、
各層内の繊維の延びる方向は任意に定めることが出来る
。補強材料の片面又は両面には熱可塑性材料のフィルム
、シート　リボン又はテープ７が設けられ、又は同様の
シート８が互いに隣接する層１〜６間に介挿されている
。
補強材料９を形成する積重された層１〜６は編機１１に
よって一体に縫われ縫い部１２を形成している。この縫
い部１２においては各層１〜６内の繊維が所定位置で互
いに固定されている。
熱可塑性材料の糸又は繊維１０ａを層１〜６の１つ又は
それ以上の層内の繊維１０間に６ａで示すように挿入又
は混入して複合材料内に付加的なマトリックス材料のシ
ートを作るか、又はこのシートをシート７及び又は８の
代わりに作ることが出来る。
必要に応じて補強材料の小片３ａ、４ａをロボットによ
る上記縫い作業の前に層１〜６の隣接するもの１間に挿
入して複合材料の最終製品に所望の位置に所望のサイズ
及び形の他の補強を形成せしめることが出来る。
第２図に示すように補強材料製造装置１４からの補強材
料１３は、アキュムレータ１５内の複数のローラー１６
と吊下ローラー１６ａに懸架され、こ＼で補強材料１３
は、１７に示すように吊下ローラー１６ａと共に垂れ下
がる。補強材料１３は次いでアキュムレータ１５からバ
ス１８を介して送られ、開閉可能なモールド部分２１．
２２を有するモールド２０を通る前にこのバス１８内で
合成樹脂材料１９によりぬらされる。切断機構２３が補
強材料１３を切断してモールドするために設けられてい
る。ぬらされた補強材料は加熱、加圧下でモールド内で
成形される。モールド内で作られた成形製品２４はモー
ルド内で固化（ｃｏｎｓｏｌｌ−ｄａｔｉｎｇ）　　Ｌ
、又はモールドからコンベア２５によって引き出された
後固化機構２６により固化される。この固化機構２６は
、熱可塑性材料に対しては冷却機構であり、熱硬化性材
料に対しては加熱機構、紫外線放射機構等が好ましい。
第１図に示すように補強材料１３が熱可塑性材料のフィ
ルム又はシート７．８及び又は熱可塑性材料の繊維１０
ａより成る場合には、バス１８を用いずに、熱可塑性材
料を軟化するための加熱機構２７を用い補強材料をぬら
すようにする。
第３図に示す実施例においてはぬらされた補強材料が押
出ダイス２８内で成形される。補強材料１３は熱可塑性
材料のシート７．８及び又は繊維１０ａより成る。補強
材料は加熱されたカレンダーローラ２９．３０を通すこ
とによって加熱するか、又は合成樹脂材料を供給源３２
から注入する注入機構３１を用いた押出ダイス２８内に
押し込むことによって合成樹脂によってぬらされるよう
になる。切断機構２３等の分離機構が押出ダイス２８の
下流に設けられている。成形された製品は上述のような
固化機構２６によって固化される。
第４図に示す実施例においてはアキュムレータ１５から
の補強材料１３はガイドローラー３３によってスプレ機
構３４を有するぬれ機構に送られ、ぬらされた補強材料
１３はコンベア上の複数の回転マンドレル３５の１つに
所望回数巻き付けられる。この巻かれた材料は切断機構
２３によって他の部分から切断され、巻かれた材料は固
化機構２６を介して除去区域３６に送られ、こ−で成形
製品がマンドレル３５から除去される。大きな製品、例
えば大きな下水道用パイプを作る場合には複数のマンド
レル３５の代わりに適当な支えによって支持した単一の
大きなマンドレルとその駆動機構を用いることが出来る
。
本発明によれば広い範囲の異なる補強製品、例えば補強
プラスチック製品を原料、即ち合成樹脂又は他のマトリ
ックス材料の補強繊維から直接高速度で廉価に作ること
が出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明方法において使用する補強材料を作る方
法の説明図、第２図はそのフロー線図、第３図は本発明
の他の実施例を示すフロー線図、第４図は本発明の更に
他の実施例を示すフロー線図である。 １〜６・・・層、３ａ、４ａ・・・小片、６ａ・・・シ
ート、７．８・・・フィルム又はシート、９・・・補強
材料、１０，１０８・・・糸又は繊維、１１・・・編機
、１２・・・縫い部、１３・・・補強材料、１４・・・
補強材料製造装置、１５・・・アキュムレータ、１６・
・・ローラー１６ａ・・・吊下ローラー、１８・・・バ
ス、１９・・・合成樹脂材料、２０・・・モールド、２
１．２２・・・モールド部分、２３・・・切断機構、２
４・・・成形製品、２５・・・コンベア、２６・・・固
化機構、２７・・・加熱機構、２８・・・押出ダイス、
２９．３０・・・カレンダーローラ、３１・・・注入機
構、３２・・・供給源、３３・・・ガイドローラー、３
４・・・スプレ機構、３５・・・マンドレル、３６・・
・除去区域。

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ａ）夫々が単一方向に側方に並んで延びる複数
    の不織繊維より成る複数の層が積重されており、少なく
    とも幾つかの異なる層における繊維が異なる方向に延び
    ている補強材料を作り、 （ｂ）上記各層を一体に縫い合わせ、 （ｃ）上記補強材料をマトリックス材料でぬらし、 （ｄ）上記ぬらされた補強材料を成形し、及び （ｅ）上記マトリックス材料を固化せしめることを特徴
    とする補強された製品の連続成形方法。
  2. （２）上記各層内の繊維が巻軸から引き出され、所望の
    方向に側方に並んで延びている請求項１記載の補強され
    た製品の連続成形方法。
  3. （３）上記少なくとも２つの層内の繊維が互いに９０°
    異なる方向に延びている請求項１又は２記載の補強され
    た製品の連続成形方法。
  4. （４）少なくとも更に他の１つの層内の繊維が上記少な
    くとも２つの層の少なくとも１つの層内の繊維に対して
    ４５°〜９０°の角度で延びている請求項３記載の補強
    された製品の連続成形方法。
  5. （５）上記層が第１方向に延びている繊維を有する層と
    、上記第１方向に対して９０°の第２方向に延びている
    繊維を有する層と、上記第１方向に対して４５°の第３
    方向に延びている繊維を有する層と、第１方向に対して
    ４５°であり第３方向に対して９０°である第４方向に
    延びる繊維を有する層とより成る請求項４記載の補強さ
    れた製品の連続成形方法。
  6. （６）上記繊維がガラスより成る請求項１、２、３、４
    又は５記載の補強された製品の連続成形方法。
  7. （７）上記繊維がガラス繊維、カーボン繊維、アラミド
    繊維、セラミック繊維、金属、ポリエチレン又はこれら
    の混合物である請求項１、２、３又は４記載の補強され
    た製品の連続成形方法。
  8. （８）上記複数の層がエッチングによって一体に縫われ
    る請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の補強され
    た製品の連続成形方法。
  9. （９）上記各層内の繊維が上記縫い工程によって互いに
    側方に並んで保持される請求項１、２、３、４、５、６
    、７又は８記載の補強された製品の連続成形方法。
  10. （１０）上記各層が一体に縫われる前に熱可塑性樹脂マ
    トリックス材料のシート又はフィルムが少なくとも上記
    ２つ以上の層間に挿入されており、及び又は補強材料の
    片面又は両外面に設けられている請求項１、２、３、４
    、５、６、７、８又は９記載の補強された製品の連続成
    形方法。
  11. （１１）上記補強材料が等方性である請求項１、２、３
    、４、５、６、７、８、９又は１０記載の補強された製
    品の連続成形方法。
  12. （１２）上記層の少なくとも１つの層内で繊維が層の異
    なる部分内で異なる密度で配置されており、補強材料の
    異なる部分が異なる強度特性を有するようになる請求項
    １、２、３、４、５、６、７、８、９、１０又は１１記
    載の補強された製品の連続成形方法。
  13. （１３）上記ぬれた補強材料がモールドによって成形さ
    れる請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０
    、１１又は１２記載の補強された製品の連続成形方法。
  14. （１４）上記ぬれた補強材料が閉じたモールド内で成形
    される請求項１３記載の補強された製品の連続成形方法
    。
  15. （１５）上記ぬれた補強材料が熱と圧力を用いて成形さ
    れる請求項１３又は１４記載の補強された製品の連続成
    形方法。
  16. （１６）上記ぬれた補強材料がダイスを通して送られる
    ことによって成形される請求項１、２、３、４、５、６
    、７、８、９、１０、１１又は１２記載の補強された製
    品の連続成形方法。
  17. （１７）上記ダイスが押出ダイスである請求項１６記載
    の補強された製品の連続成形方法。
  18. （１８）上記補強材料が上記ダイスを通るとき上記マト
    リックス材料によってぬらされる請求項１６又は１７記
    載の補強された製品の連続成形方法。
  19. （１９）上記成形された製品が上記ダイスから出るとき
    上記マトリックス材料が固化される請求項１６、１７又
    は１８記載の補強された製品の連続成形方法。
  20. （２０）上記ぬれた補強材料がマンドレルに巻かれたと
    きそれが成形される請求項１、２、３、４、５、６、７
    、８、９、１０、１１又は１２記載の補強された製品の
    連続成形方法。
  21. （２１）上記マンドレルがその周りに上記ぬれた補強材
    料を巻き付けるために回動される請求項２０記載の補強
    された製品の連続成形方法。
  22. （２２）成形された製品を上記マンドレルから取り出す
    ことを容易にするため上記マンドレルが潰れ得る請求項
    ２０又は２１記載の補強された製品の連続成形方法。
  23. （２３）上記マトリックス材料が、上記ぬれた補強材料
    を成形する前に補強材料をぬらすため加熱される熱可塑
    性材料である請求項１、２、３、４、５、６、７、８、
    ９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７
    、１８、１９、２０、２１又は２２記載の補強された製
    品の連続成形方法。
  24. （２４）上記マトリックス材料が、成形の間又は後に固
    化される熱硬化性樹脂である請求項１、２、３、４、５
    、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１
    ５、１６、１７、１８、１９、２０、２１又は２２記載
    の補強された製品の連続成形方法。
  25. （２５）上記熱硬化性樹脂が、熱又は紫外線を加えるこ
    とによって固化する請求項２４記載の補強された製品の
    連続成形方法。
  26. （２６）補強材料の小片が、上記縫い工程の前に上記層
    間の選択された位置に挿入されている請求項１、２、３
    、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、
    １４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２
    ２、２３、２４又は２５記載の補強された製品の連続成
    形方法。
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