JPH02216237A - 繊維状複合材の製造方法 - 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］ この発明は１ａ維状複合材の製造方法、詳しくはマトリ
ックス材料として熱可塑性樹脂製の繊維を用いた高強度
で汎用性に富む繊維状複合材の製造方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ マトリックスとして合成樹脂を、補強材として高強度の
繊維状物を用いる複合材料は従来から広く用いられてお
り、熱硬化性樹脂系のものと熱可塑性樹脂系のものとに
大別することかできる。

［発明か解決しようとする課題］ 熱硬化性樹脂系、熱可塑性樹脂系、いずれの場合もマト
リックスである合成樹脂と補強材である臓雄との接着か
完全てないと所期の強度を得ることは困難てあり、両者
の接着性の向上か重要な課題てあった。

又、一般に高分子熱可塑性樹脂は流動性に乏しく、ダイ
スによる連続的な成形は非常に困難であり、この点も課
題の一つであった。

一方、液状樹脂や樹脂溶液を用いた成形では含浸した余
分な樹脂はスクイージロールやナイフで絞り取る必要か
あり、作業性において問題かあった。

更に２硬化反応によって成形を行う熱硬化性樹脂系のも
のにおいては反応ガス抜きの工程も必要であり、乾燥、
硬化の為の加熱時間も必要としていた。又、射出成形さ
れる熱可塑性樹脂系のものにおいては、補強繊維は射出
成形の性能上短繊維しか用いることができず、限界繊維
長の関係から連続長ｍｉａを用いた場合に比較して強化
効率が５０〜９０％しか得られないという強度上の問題
もあった。

この発明は複合材料に関するこれら課題を解決すること
を目的とするものであり、大きな強度を持ち、製造か簡
単で二次加工も容易な繊維状複合材料の製造方法を提供
せんとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、補強材用の高融点連続繊維とマトリックス
用の低融点連続繊維とをあらかじめ定められた配列で引
きそろえて集束体とし、この集束体を出口側か入口側よ
り断面積が小さいテーパー状となっており、低融点連続
＃ａ雄の溶融温度以上かつ高融点連続繊維の溶融温度以
下に加熱されたダイス中を引抜き通過させ、該ダイス中
において前記高融点連続繊維に低融点連続繊維を熱融着
させ、引抜き後に冷却せしめて繊維状複合材を製造する
ことにより上記課題を解決せんとするものである。

［作　用］ この様にして作られた複合材共を原料とし、これを集束
化し、所望の各種形状に成形するものであり、積層法や
ＦＷ法、ＴＷ法の様に加熱による圧縮成形も可能である
。

又、他の種類の熱可塑性樹脂ｍ維と集束化して成形する
ことも可能で、糸、ロープ、テープ、パイプ、シート等
に成形することかできる。

［実施例］ 以下図面を参照しながら、この発明の実施例について説
明する。

第１図はこの発明に係る繊維状複合材の製造方法の一実
施例を示すものであり、図中１は補強材として用いる高
融点連続Ｆａ雄、２はマトリックスとして用いる低融点
連続繊維であり、高融点連続ｆｆｌ雄１の周囲に低融点
連続ｍ維２があらかじめ定められたパターンで配列かつ
引きそろえられ集束体３となっている。この集束体３を
出口側４か入口側５より断面積が小さいテーパー状にな
ったダイス６中を通過させる。このダイス６は低融点連
続繊維２の溶融温度以上かつ高融点連ａｔａａ１の溶融
温度以下に加熱されており、このダイス６内で低融点連
続繊維２は溶融し、出口側４方向に弓出されるに従って
ダイス６の断面積は小さくなっているので圧縮され、高
融点連続繊８１間に侵入し、これに接着融着しマトリッ
クス９となる。

この様にしてダイス６の出口側４から引出された繊維状
複合材７は冷却器８で冷却され固化される。

なお、図中１２はボビン、１３は集束ガイド、１４は引
張りロール、１５は巻取ボビンである。

高融点連続縁Ｈ１は補強材として用いるものであり、ス
テンレス、鋼、銅、アルミニウム等の金属ｉａ雄、ガラ
ス、セラミック、アルミナ、炭化珪素等の無機繊維、ア
ラミド、炭素繊維等の有機繊維を用いることかできる。

又、低融点連続縁ｆｔｎ２は熱可塑性樹脂繊維ならばど
れても使用できるか、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリエステル、塩化ビニール、塩化モリブデン等が好適
に使用てきる。又高融点連続繊維ｌと低融点連続繊維２
との融着を良好にする為、高融点連続繊維Ｊに予め表面
処理を施しても良い。

実際の試作例は次の通りである。

φ１０ルのステンレスｆｆｌ維２本を高融点連続縁ｍ１
、φ２．５にのポリプロピ１２１８ｍ９３木を低融点連
続ｍ維２としてそれぞれ用い、第２図に示す様に配列し
て集束体３とした。そして、この集束体３をポリプロピ
レンの融点である１７５℃に加熱したダイス６中を通過
させ、その後室温に冷却して第３図の断面形状をした繊
維状複合材を得た。なお、第４図は第３図におけるＡ−
Ａ線断面図である。

なお、この実施例において用いたダイス６の断面形状は
小判形であるか、円形、三角形、多角形その他の断面形
状のものを用いても良く、更にこれらの中空材、■形、
口形の断面形状のものを用いることも可能である。又、
三角形、多角形の辺か内部にくぼんだ断面形状のものを
用いても良い。

又、通常の一般的なダイスではなく、第５図及び第６図
に示す様に互いに接した一対のローラー１０．１０の周
面の対向位置に半円形断面の溝１１．１１を設け、この
ローラー１０．１０を加熱しつつ回転させ、集束体３を
この溝１１．１１中を通過させながら融着、成形させる
様にした異形ダイス６′を用いても良い。

この異形ダイス６′においては溝１１の形状を変化させ
ることにより第７図に示すものの様に異形の繊維状複合
材７′を製造することもてきる。

［発明の効果］ この譲雄状複合材の製造法においては原料はいずれも入
手容易で安価な繊維状をしており、粉体てないので在庫
環境の条件がきびしくなく、取扱いも容易である。

長繊維の連続生産か可能で半乾燥、未硬化の加熱時間を
必要とせず、生産速度が制限されない。

大規模な生産設備を必要とせず、生産切換も容易で原料
のロスも少なく、稼動立上がり静間を必要とせず、多種
類少量生産も可能である。

数種類の繊維の組合わせが可能で、製造に熟練技術を必
要としない。

熱可塑性樹脂の溶融着によるので樹脂溶液や液状樹脂を
使用する場合の様に厳密なな樹脂調整や含浸条件管理を
必要としない。

流動性に劣る高分子量の熱可塑性樹脂の成形も可能であ
る。

連続ｆａ維による溶融引出し成形であるので限界ｍ！ａ
長に関係なく強度を高めることができる。

ダイスの断面形状を変えたり異形ダイスを用いることに
より任意の断面形状をもった製品を得ることがてきる。

等の効果を有し、二次成形を行って極めて広い用途に用
いることかできる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係るｍＭＩ状複合材料の一実施例に関
するものであり、第１図はその工程を説明する製造装置
の側面図、第２図はその集束体の横断面図、第３図は最
終製品の横断面図、第４図は第３図におけるＡ−Ａ線断
面図である。又、第５図は他の実施例で用いる異形ダイ
スの側面図、第６図はその正面図、第７図はこの異形ダ
イスを用いて製造した繊維状複合材の側面図である。 １・・・高融点連続＃ａ、１ｄＩＯ・・・ローラー２・
・・低融点連続＠［１１・・・溝 ３・・・集束体　　　　　１２・・・ボビン４・・・出
口側　　　　　１３・・・集束ガイド５・・・入口側　
　　　　１４・・・引張りロール６・・・ダイス　　　
　　１５・・・巻取りボビン７・・・繊維状複合材 ８・・・冷却器 ９・・・マトリックス 第１　図 第２図 第 第４図 第５０ 弗６図 矛７囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補強材用の高融点連続繊維とマトリックス用の低融点連
   続繊維とをあらかじめ定められた配列で引きそろえて集
   束体とし、この集束体を出口側が入口側より断面積が小
   さいテーパー状となっており、低融点連続繊維の溶融温
   度以上かつ高融点連続繊維の溶融温度以下に加熱された
   ダイス中を引抜き通過させ、該ダイス中において前記高
   融点連続繊維に低融点連続繊維を熱融着させ、引抜き後
   に冷却せしめることを特徴とする繊維状複合材の製造方
   法。