JPH02196637A - ガラス繊維補強熱可塑性シート - 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） 本発明はガラス繊維で補強された熱可塑性シートに関し
、例えば、車両の緩衝器支援ビームのように一方向に増
大された引張り強さを有することが望まれるような部材
を作るためのガラス繊維補強熱可塑性シートに係わる。

（従来の技術） ガラス繊維補強熱可塑性シートを成形するために適切な
熱可塑性樹脂内に合体される連続ストランドのガラス繊
維マットは従来技術において＝般に知られている。これ
らのマット、及びガラス繊維補強熱可塑性シートに関す
る特許は以下の特許であり、その全てが主題出願の譲受
人に譲渡されている。第３，６６４，９０９０９号アラ
クレイｃｋｌｅｒ）　、第３，６８４，６４５号テンプ
ル他（Ｔｅｍｐｌｅ　ｅｔ　ｓｌ）　、第３，７１３．
９６２６２号アラクレイ３，８５０，７２３２３号アラ
クレイ３．８８３．３３３３３号アラクレイ３，９１５
゜６８１８１号アラクレイ４，１５８．５５７号ドラモ
ンド（Ｄｒｕｍａｎｄ　）　、第４．．２０８．０００
号ドラモンド、第４，２７７．５３１号パイコン（Ｐｉ
ｃｏｎｅ）　、第４，３１５．７８９号タンジェル（Ｔ
ｏｎｇｅｔ）　、第４．３３５，１．７６号バウマン（
Ｂ■ａｎａ　）　、第４，３４０，４０６号ネベール他
（Ｎｅｕｂａｕｅｔ　ｅｌ　ａｔ）　、第４．３４２．
５８１号ネベール他、第４．３４５．９２７号パイコン
、第４．４０４，７１７号ネベール他。

連続ストランドガラスマットを典型的に形成するとき、
複数のストランド供給器は好適には有孔の移動ベルトま
たはコンベヤ上に配置される。ストランド供給器は、互
いに平行に、かつ移動するベルトまたはコンベヤの移動
方向に対して横方向へ前後に往復運動をする。ガラス繊
維フィラメントのストランドは、支持部材内の成形パッ
ケージの列のような適当な供給源から、または複数のガ
ラス繊維成形ブツシュから、ストランド供給器に供給さ
れる。各ストランド供給器はベルト引張り器またはホイ
ール引張り装置を有して、供給源からのストランドに引
張り力を及ぼし、それをチェンコンベヤ又は同様な移動
支持部材上に導く。

最初は、ガラス繊維のストランドはホイール引張り器ま
たはベルト引張り器から直接チェシコンベヤ上に配置さ
れていた。そして、いくつかのストランド供給器はそれ
ぞれ、移動ベルト上にストランド材料のほぼサインカー
ブ状の列を作った。

これは無端コンベヤを横切って移動する往復運動を行な
うストランド供給器の相対的な運動によってもたらされ
たものである。代表的なマット製造装置は１２個のスト
ランド供給器を使用するのでマット製品は複数のサイン
カーブ状ストランドの重複する列として形成された。マ
ットを横切って走行する多数のストランドを有するこれ
らマットは多くの型付加工及び成形方法において使用で
きるガラス繊維補強熱可塑性樹脂シートを作った。

ガラス繊維のストランドのサインカーブは制御できない
引張り強さ特性を有するガラス繊維補強熱可塑性樹脂シ
ートをしばしば生ぜしめたので転向器がストランド供給
器とチェンコンベヤのベルトまたはホイール引張り器の
中間に位置決めされて使用された。このような転向器が
凸面円板または板の形で米国特許第４．３４５．９２７
号に開示されている。この転向器はストランドが衝突す
る表面を提供し、ストランドはいくぶんフィラメントに
分離され、減少された指向性を有するマットを形成する
ようにチェシコンベヤ上に落下される。減少された指向
性のガラス繊維のストランドを有するマットを使用して
作られる繊維ガラス補強熱可塑樹脂シートは、はぼサイ
ンカーブ状ループに形成されたガラス繊維を有する従来
のシートに対比して、全方向に等しい強さを有する。

最近、マットの長手方向に引張り強さが増大された型付
可能な繊維ガラス補強熱可塑性シートに対する需要が生
じている。典型的なこのような要請は、車両の緩衝器支
援ビームのために起っている。熱可塑性シートの長手方
向の増加された引張り強さは、チェシコンベヤ上に形成
されるマットの長手方向へのガラス繊維のストランドの
総量を増加することによって達成される。これを達成す
る一つの方法はチェンコンベヤ上方にストランドのロー
ルを吊しチェンコンベヤの移動方向にマット上へストラ
ンドを展開することである。

（発明が解決しようとする課題） 然し、前述した方法は問題を生ぜしめる。第１に、スト
ランドは常に乾燥されていることが要請される１つのビ
ーム上に配置されなければならない。商業上受は入れ得
るマットは、ウェット成形パッケージ又はブッシングの
どちらかからの湿ったストランドから形成される。この
ような使用に対して、産業界は適当な大きさの湿潤ロー
ルビームを生産していない。さらに重要なことは、型付
され成形されるであろうシートにおいて、強い仕上構成
部分を必要とする型付加工の間補強ガラス繊維が熱可塑
性樹脂シートと共に流れまたは移動することが必要であ
る。しかし、連続して真直なストランドは型付加工され
または成形されるとき曲げまたは変形せず、従って不均
一な補強が生じる。上記先行特許のいくつかに示される
ように、層にされたマットは針通しのために第１のチェ
ンコンベヤから第２の近接するコンベヤへ移される。

従って、マットは一方向へ必要な強さを備えるほかに、
１つのコンベヤから他のコンベヤまたは設備まで移動可
能でなければならない。

従って、一方向への増加された強さを有する型付可能な
繊維ガラス補強熱可塑性樹脂シートを作るために使用で
きるガラス繊維マットに対する強い要請がわかるであろ
う。このようなシートは成形されたシートの長さと同一
の広がりを有する展開される複数のガラス繊維補強スト
ランドから製造される。そのように展開されたストラン
ドを有するシートは長手方向への増加された引張り強さ
を有し、例えば自動車の緩衝器支援ビームに使用するた
めに特に望ましい。

本発明の目的は一方向へ高い引張り強さを有する型付加
工の可能な繊維ガラス補強熱可塑性シートを提供するこ
とである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ガラス繊維で補強された熱可塑性シートであ
って、針通しされたガラス繊維ストランドのマットが熱
可塑性樹脂の内に入っており、前記マットは連続したガ
ラス繊維ストランドで成るほぼ楕円形のループと、連続
したガラス繊維ストランドで成るほぼ円形のループとか
ら形成されており、前記ガラス繊維ストランドの大多数
はほぼ楕円形のループであって、この楕円形のループの
長軸が互いに平行であって且つ前記シートの１側縁に平
行であることを特徴とする。

（本発明の作用及び効果） 本発明のガラス繊維補強熱可塑性シートは、針通しされ
たガラス繊維ストランドのマットを含んでおり、このマ
ットはガラス繊維ストランドで成るほぼ楕円形のループ
と、はぼ円形のループとから形成されており、これら楕
円形のループの長軸が互いに平行であるとともにシート
の１側縁に平行であるから、このシートは長手方向にお
いてより高い引張り強さを備え得る。

マットを形成するガラス繊維のストランドはすべて連続
したループを形成しているから、かようなマットを含む
ガラス繊維補強熱可塑性シートで作られた型付加工物品
は、この物品の全ての部分において、補強用のストラン
ドがほぼ均一に存在するようになり、補強用のストラン
ドが部分的に集中してしまうことがない。

マットにはほぼ円形のストランドのループも存在するこ
とにより、適当に針通しができ、また、マットの全ての
方向に対して必要な引張り強さを具備できるので、シー
トに対しても、全ての方向に対して必要とされる程度の
引張り強さを備えせしめることができる。

（実施例） 第１図において、本発明のシートに使用される指向性の
ある、連続ストランドで成るガラス繊維マットを作るた
めの、多少省略して表示した製造装置を符号１０で示す
。この製造装置１０そのものは米国特許第３，８８３，
３３３号及び第４゜４０４．７１７号で示されるように
一般に知られている。従って、この一般に知られたマッ
ト製造装置の部分の厳密な説明はこの際必要ではないか
ら、以下本発明を理解するに必要な範囲で説明を行なう
。複数のストランド供給器１２は間隔を置いた駆動ロー
ラ１６．１６によって駆動される無端のコンベヤ１４上
に位置決めされる。無端のコンベヤ１４は有孔の表面を
有し、これは典型的にチェンコンベヤである。各ストラ
ンド供給器１２はチェンコンベヤ１４の移動方向に対し
てほぼ横方向にチエシコンベヤ１４上を移動するように
支持されている。チェンコンベヤ１４は第１図で左から
右に移動する。従ってチェンコンベヤ１４が長手方向に
移動する時に、多数のストランド供給器１２がチェンコ
ンベヤ１４を横切って前後にチエシコンベヤ１４上で運
動することが理解されるだろう。各ストランド供給器１
２は、或いは成形パッケージであり、また或いはロービ
ング球であり、また或いはフィラメント成形ブツシュ装
置である、適当な供給源からガラス繊維のストランドが
供給される。

供給がフィラメント成形ブツシュ装置からであるとすれ
ば、米国特許第３，８８３，３３３号に示された方法を
採用するのが好適であり、ストランド供給器１２へのス
トランドは溶融ガラス源から直接作られる。この特許に
示されるように、ガラス繊維が溶融ガラス源から引張ら
れてストランドに束ねられ次いでこのストランドがチェ
ンコンベヤへ直接供給される。

ストランドが成形パッケージまたはローピングから供給
されるとすれば、ストランド成形パッケージまたはロー
ビングはクリール上に配置され、またストランドまたは
ロービングはクリールパッケージから引張り出される。

供給源が何であっても、ストランドはストランド供給器
１２によってこの供給源から引張り出され、移動するチ
ェンコンベヤ１４の幅を横切って前後に動かされる。第
１図には４個のストランド供給器１２だけが示されてい
る。代表的な製造装置では１６個のこのようなストラン
ド供給器がチエシコンベヤ１４上に互いに連続して位置
決めされている。これらストランド供給器１２のうちの
１２個は本来のストランド供給器であり、残りの４個の
ストランド供給器は本来の１２のうちの１つが破損する
と自動的に操作し始める補助のストランド供給器である
。

作動中のストランド供給器１２によって引張り出される
ストランドは第１図において１８で概略的に示されるよ
うに連続ストランドマットを形成するごとくチエシコン
ベヤ１４上に下ろされ置かれる。多数のストランド供給
器１２によってチエシコンベヤ１４上に置かれた多数の
ストランドは特定の指向性を有し特別な性質を有するマ
ット１Ｂを成形する。（後に詳述する）。いくつかのス
トランド供給器１２はほぼ一定の幅と一定の厚さとを有
するマット１８を成形するように制御される。マット１
８の厚さはストランドのチヱンコンベヤを横切る速度、
チェンコンベヤの移動速度、またはこの両方のいずれか
を変化させることによって制御されることが理解される
だろう。

マット１８が複数の指向性のある連続ストランドを重ね
合わせることによって、チエシコンベヤ１４上に形成さ
れると、マット１８は加熱空気吐出フード２０及び協働
する空気排出ダクト２２によって表わされる適当な乾燥
装置の中を通る。形成されたマット１８は、次いでチェ
ンコンベヤ１４から一般的に知られた間隔を置いて配置
されている針通し板２６．２６の間を通る第２の針通し
コンベヤ２４に移動する。ここで複数のとげのある針が
マットのフィラメントを組合わせるように用いられ、こ
れによってマット１８に機械的強さを与える。針通し方
法は譲受人の米国特許第４゜３３５．１７６号に記載さ
れている。

上述した方法で、形成される連続ストランドで成るガラ
ス繊維マットは型付加工できるガラス繊維補強熱可塑性
シートを形成する熱可塑性シートのための補強として良
好な効果をもたらす。従来形成されたシートは全ての方
向に対して等しい引張り強さを有する性質を持っていた
。しかしながら、型付加工された自動車緩衝器支援ビー
ムのような新しい工業的部材は、シートの長手方向の増
加された引張り強さを要請している。この要請に応える
ためにはシートを作るのに用いられる連続ストランドの
マットが、マットの長手方向へのストランドまたはフィ
ラメントのより高い集中をもたらしているものでなけれ
ばならない。前に説明したように、このようなストラン
ドの集中は、このようなマットで形成されるシートが適
切に型付加工されなくなり、また成形されなくなってし
まうので、従来技術のようにマット内の複数のほぼ真直
なストランドを重ね合わせることによっては達成できな
い。ストランドがチェンコンベヤ１４の長手方向へ向い
た長軸を有するほぼ楕円形の細長いループに形成される
と、マットは長手方向の強さが増大されることを本発明
者は見出した。

好適な方法において、細長い楕円形のループが十分な機
械的強度を有するように円形ループに重ねられ、マット
はチェンコンベヤ１４から針通しコンベヤ２４まで適切
に移動させられる。楕円形のループのみが用いられたと
きには、時折マットがロール１６の周りに巻きつく不都
合がある。かくて、シートの長手方向への増加された引
張り強さを有する型付加工できるガラス繊維補強熱可塑
性シートに含まれる適切なマット１８は連続したガラス
繊維ストランドで成るほぼ楕円形のループと、連続した
ガラス繊維ストランドで成るほぼ円形のループとから形
成されており、前記ガラス繊維ストランドの大多数はほ
ぼ楕円形のループであって、この楕円形のループの長軸
が互いに平行であって且つ前記シートの１側縁に平行で
あることを特徴とするものである。本発明の好適な実施
例のシートに含まれるマットは最上層と、底部層と、そ
れらの間の３層目の層としてストランドのほぼ円形のル
ープを有し、マットの長手方向へ向いた長軸を有するス
トランドの細長いほぼ楕円形のループがほぼ円形のルー
プの層間に重ね合わされ、機械的に強くしかもマットの
長手方向への増加された引張り強さを有し、１つのコン
ベヤから他のコンベヤまで容易に移動できるマットであ
る。

第２図及び第３図を参照すると、円形ループ及び楕円形
ループの連続ストランドの列を形成するに適したストラ
ンド供給器が示されている。円形ループを形成するスト
ランド供給器３０は本願の譲受人に譲渡された米国特許
第４．　３４５．　９２７号に示される装置とほぼ同じ
である。円形ループを形成するストランド供給器３０は
適当な供給源からストランド３２を受取り、間隔を置い
て駆動される引張りホイール３８．３８及び４０間に掛
けまわされた無端ベルト３４によりこのストランド３２
は引張り出される。引張り出されたストランド４２は複
数の小さなほぼ円形ループ４８をなすストランドとして
チエシコンベヤ１４上に置くために、複数のストランド
４６を作るようにされた転向器板４４に対して衝突され
る。明確に示されないが、ストランド供給器３０がチェ
ンコンベヤ１４の表面上を渡って連続して横切るので、
ストランドの小さな円形のループ４８の連続列が、成形
されるべきガラス繊維補強熱可塑性シートの幅によって
決定される幅でチェンコンベヤ１４を横切って配置され
る。

次に第３図を参照すると、楕円形ループを形成するため
のストランド供給器５０が示されている。

適当な供給パッケージ列からまたはブツシュ装置（図示
せず）からストランドまたはフィラメントが案内ブツシ
ュ５４を通り供給され、無端引張りベルト５６上に供給
される。このベルト５６は引張りホイール５８，６０．
６２及び６４の周りに掛けわたされており、引張り出さ
れたストランド６６が次に空気流ノズル６８内に供給さ
れる。適当なノズルはオハイオ、シンシナティのボーチ
ックコーポレーションに譲渡された米国特許第４゜０４
６．４９２号に述べられている。空気流ノズル６８は適
当な供給源（図示せず）から圧縮空気を供給されかつ引
張り出されたストランドまたはフィラメント６６の移動
方向を変えるように作用する。ストランド６６の速度は
ベルト５６の速度によって確定されているので空気流ノ
ズルはストランド６６の移動速度を増加させない。しか
しながら、空気流ノズル６８は、ストランド６６の向き
を直すことに加えて、ストランド６６に引出し効果を及
ぼすようにするから例えば引張りホイール６０上へのス
トランド６６の巻きつきを大いに減少する。

引張り出されたストランド６６は空気流ノズル６８を通
過し符号７０で示す、細長い転向器板に対して向けられ
る。転向器板７０がチエシコンベヤ１４上を横切り前後
にストランド供給器５０をストランド引張り出し手段と
共に移動する。細長い転向器板７０はチェンコンベヤ１
４の移動方向に延びていてこれとほぼ平行な平面でなる
転向面７２を有する。転向面７２の平面はコンベヤ１４
の表面にほぼ直角である。また空気流ノズル６８はスト
ランド供給器５０によって支持されかつ指向されており
、空気流ノズル６８を通過するストランド６６はある角
度で細長い転向器板７０の転向面７２に対して衝突する
。これらストランド６６は転向面７２に打当たり次にチ
ェンコンベヤ１４の表面上に置かれて細長い連続する楕
円形ループ７４を形成するように転向面７２に沿って前
方及び後方に分散するストランド列に分割される。

第３図に示すように、細長い楕円形ループ７４の長軸は
チェンコンベヤ１４の移動方向に沿って指向される。ス
トランド６６の連続した楕円形ループ７４の長さの程度
はチエシコンベヤ１４上のストランド供給器５０の横切
り速度の如き変数を制御することによって規制される。

引張り出されるストランド６６の速度とチェンコンベヤ
１４の移動速度とは、またループの形状に影響を与える
変数である。これら変数の適当な調節によって連続スト
ランドの細長い楕円形ループの所望の形状がチエシコン
ベヤ１４上に配置される。

いくつかのストランド供給器が、マットの最上表面と、
底部表面と、これらの間の３層目に円形のループの層を
配置する様に配列される。これら層の間の２つの層がス
トランド供給器５０によって形成された細長い楕円形の
ループの層である。

多数のその他の層に構成することが適当にストランド供
給器３０及び５０の位置決めをすることによって可能で
あることが理解されるだろう。第１図に示すものは、図
面の左側の第１のストランド供給器及び次の２つのスト
ランド供給器は円形ループを形成するためのものであり
、第４のストランド供給器は楕円形ループを形成するた
めのものである。

ストランド供給器３０によって形成されるストランドの
小さな円形ループとストランド供給器５０によって形成
される細長い楕円形ループとを重ね合わせることによっ
て形成されるガラス繊維マット１８は熱可塑性のシート
内に合体され、このシートの長手方向への増加された引
張り強さを有する型付加工のできる繊維ガラス補強熱可
塑性シートを提供する。次いで針通しマットは押出機か
らの高温溶融熱可塑性物質を浸透させまた適当なプレス
で十分浸透後、樹脂は繊維ガラス補強熱可塑性シートを
形成するように冷却される。連続する、このような製造
方法は譲受人のドイツ特許第２９４８２３５号に記載さ
れている。このような薄板を製造する一群の操作が譲受
人の米国特許第３．７１３，９６２号に記載されている
。薄板がマット及び熱可塑性シートから造られ、樹脂を
マットに浸透させるため薄板にするプレス内で溶融され
、そして仕上りシートを製造するため冷却を受される。

樹脂をマットに浸透させるには２つのマットと２つの熱
可塑性シートとの間に溶融熱可塑性樹脂の供給をし、マ
ットに十分浸透させるのに十分な期間と圧力とが樹脂シ
ート、マットと、溶融プラスチックの間に加えられる。

マット及び樹脂は次いで樹脂を凝固しかつ仕上シートを
成形するため圧力区域内で冷却される。これは連続方法
であり、譲受人のドイツ特許第２．　９４８．　２３５
号に明らかに説明されている。

これらの操作で作られるガラス繊維補強熱可塑性シート
はシートの長手方向への増加された引張り強さを有する
型付加工のできる、繊維ガラス補強熱可塑性樹脂シート
を提供する。これは楕円形ループを作るストランド供給
器５０の細長い転向器板７０によって形成される連続し
た楕円形ループがあることによる結果であり、長手方向
へストランドが増加して集中されることによる。さらに
このような補強は不連続な帯板または細線によって行な
われるのではなく、連続したループで行なわれるので、
型付加工製品は樹脂と共に曲げられかつ移動され、ガラ
ス繊維の分布はおおよそ均一である。従って商業的に所
望される製品が上述した方法及び装置によって形成され
る。

これら製品の適当な熱可塑性樹脂は以下のような樹脂の
単重合体及び共重合体である。

（１）ビニールハロゲン化物の重合によってまたは不飽
和重合化合物とビニールハロゲン化物の共重合によって
形成されるビニール樹脂、例えば、ビニールエステル；
α、β−不飽和酸；α、β−不飽和エステル；α、β−
不飽和ケトン：ブタデイエンとスチレンのようなα、β
−不飽和アルデヒドと不飽和炭化水素；（２）ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソプレン
とその他同種類のようなポリ−α−オレフィン、これら
ポリ−α−オレフィンの共重合体を含む；（３）フェノ
キシ樹脂；（４）ポリへキサメチレンアジプアミドのよ
うなポリアミド；（５）ポリスルフォン；（６）ポリカ
ーボネート；（７）ポリアセチル；（８）ポリエチレン
酸化物；（９）ポリスチレン、アクリルニトリルとブタ
デイエンのような単量体化合物を有するスチレンの共重
合体を含む；　（１０）メチルアクリル、アクリルアミ
ド、メトロアクリルアミド、アクリルニトリルの重合体
とこれらスチレン、ビニールピリジン、等の共重合体に
よって例証されるようなアクリル樹脂；　（１１）ネオ
プレン；　（１２）ポリフェニリンオキシド樹脂、　（
＋３）ポリエチレンテレフタレートとポリエチレンテレ
フタレートのような重合体；及び（１４）セルローズエ
ステル、である。上記した記述は例示であり何ら網羅的
なも４゜ のではない。

またある充填材を熱可塑性樹脂内に用いることが考慮さ
れる。これら充填材は既知の多数の樹脂充填材のうちの
どれかであり得、滑石、炭酸カルシウム、粘土、珪藻土
が代表的に用いられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられるガラス繊維マットを製造す
る装置の概要の斜視図、第２図は一般に既知の先行技術
のストランド供給器及び転向器板の概要の斜視図、第３
図は楕円形ループを形成するための空気流ノズル及び転
向器板を有するストランド供給器の概略の斜視図である
。 １０ニガラス繊維マツトの製造装置、 １２：ストランド供給器、１４：チェンコンベヤ、１８
二連続ストランドで成るガラス繊維マット、２４：針通
しコンベヤ、２６二針通し板、３０：ストランド供給器
、 ３２．５２＋ストランド、４４：転向器板、４８：円形
ループ、５０：ストランド供給器、６８：空気流ノズル
、７０：細長い転向器板、７２：平面の転向面、７４：
細長い楕円形ループ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガラス繊維で補強された熱可塑性シートであって、針
   通しされたガラス繊維ストランドのマットが熱可塑性樹
   脂の内に入っており、前記マットは連続したガラス繊維
   ストランドで成るほぼ楕円形のループと、連続したガラ
   ス繊維ストランドで成るほぼ円形のループとから形成さ
   れており、前記ガラス繊維ストランドの大多数はほぼ楕
   円形のループであって、この楕円形のループの長軸が互
   いに平行であって且つ前記シートの１側縁に平行である
   ことを特徴とする、ガラス繊維補強熱可塑性シート。