JPH0367646A - 繊維強化樹脂長尺複合成形体の製造方法 - 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） 本発明は、連続した多数の長繊維により強化した繊維強
化樹脂長尺複合成形体の製造方法に関する。

（従来の技術） ガラス繊維などの織布、不織布、ロービングに、不飽和
ポリエステル樹脂などの合成樹脂液を含浸して形成した
プリプレグシートを用いて、繊維強化樹脂長尺複合成形
体を製造する技術は広く知られている。

かかる繊維強化樹脂長尺複合成形体の製造技術にあって
、織布や不織布を用いる場合は、強度バランスは良いが
、材料コストが高く、しかも合成樹脂液を均−且つ充分
に含浸し難いという問題がある。これに対し、ロービン
グのような長繊維を用いる場合は、上記のような問題は
少ないという利点がある。

（発明が解決しようとする課題） ところが、ロービングのような長繊維を用いた繊維強化
樹脂長尺複合成形体は、長繊維が長手方向のみに配列し
ており、幅方向の強度が低い。そのため、織布や不織布
を用いたものに比べ、耐衝撃性が充分に改善されないと
いう問題がある。

また、かかる繊維強化樹脂長尺複合成形体は、これを芯
材として押出機のクロスヘッド金型に導入し、これに熱
可塑性樹脂を溶融押出被覆し一体化する場合、強度に方
向性があり耐熱性も充分でなく、そのためクロスヘッド
金型内で樹脂圧力により芯材が変形したり彼れを生じた
りして、均一な製品を得難いという問題もある。

本発明は、上記の問題を解決するものであり、その目的
とするところは、耐衝撃性が充分に改善され、また製品
の均一性が改善された繊維強化樹脂長尺複合成形体の製
造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の繊維強化樹脂長尺複合成形体の製造方法は、次
の二つの発明からなる。

第一の発明は、連続した多数の長繊維を流動床に導入し
、これに粉末状の熱可塑性樹脂を含浸させて少なくとも
二枚の帯状の樹脂含浸繊維材を作り、これを積層一体化
するに際し、その中の少なくとも一枚の樹脂含浸繊維材
に緊張と弛緩とを繰り返し与え、次いでこの樹脂含浸繊
維材を長手方向に対して幅方向に繰り返し揺動させ、そ
の後全ての樹脂含浸繊維材を積層一体化することを特徴
とする。

第二の発明は、上記の方法で製造された繊維強化樹脂長
尺複合成形体を押出機のクロスヘッド金型に導入し、こ
れに熱可塑性樹脂を溶融押出被覆し一体化することを特
徴とする。

以上の構成により、本発明の目的が達成される。

以下、図面を参照しながら、本発明方法を説明する。

第１図は第一の発明を説明するための概略図である。第
１図において、連続した多数の長繊維１１は、ボビンか
ら繰り出され長手方向に帯状に配列されて、多孔質の底
板３１を備えた流動床３０に導入される。長繊維１工は
、通常、流動床３０に導入される前か、或いは流動床３
０の中で解繊される。図においては、流動床３０の中で
解繊具３２により解繊される。長繊維１１としては、ガ
ラス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維などのロービ
ングが好適に用いられる。

上方と中間と下方の流動床３０には、粉末状の熱可塑性
樹脂１２が空気圧により多孔質の底板３１の上方に吹き
上げられて浮遊状態に保たれている。粉末状の熱可塑性
樹脂１２の粒子径は、一般に１０〜２００μ程度とされ
る。そして、上方と中間と下方の流動床３０にそれぞれ
導入された多数の長繊維１１に、浮遊状態にある粉末状
の熱可塑性樹脂１２がそれぞれ含浸され、上中下三枚の
帯状の樹脂含浸繊維材１０”が作られる。

熱可塑性樹脂１２としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイドや
ポリエーテルスルフォンなどのエンジニアリング樹脂等
が用いられる。上記長繊維１１は熱可塑性樹脂１２に対
して９０容量％まで含浸され得るが、６０容量％以下の
範囲で含浸されるのが好ましい。

そして、中間の樹脂含浸繊維材ｌＯ”は張力制御バー又
はロール２１に掛けられる。この張力制御バー又はロー
ル２１は、点線で図示したように、上方及び下方へ比較
的速く、一定の振幅及び周期で上下方向に往復移動する
ように構成されている。したがって、張力制御ロール２
１が上方へ移動するときに、中間の樹脂含浸繊維材１０
゛　に緊張が与えられ、張力制御ロール２１が下方へ移
動するときに、中間の樹脂含浸繊維材１０”に弛緩が与
えられる。このようにして中間の樹脂含浸繊維材１０゛
に緊張と弛緩とが繰り返し与えられ、中間の樹脂含浸繊
維材１０゛が上下の樹脂含浸繊維材１０”よりも余分に
流動床３０から引き出される。

次いで、中間の樹脂含浸繊維材１０゛　は揺動装置２０
に通される。この揺動装置２０はレール上に設置され、
樹脂含浸繊維材１０゛の長手方向（移送方向）に対して
幅方向、即ち紙面に対して垂直方向に、一定の振幅及び
周期で往復移動するように構成されている。したがって
、この揺動装置に通された中間の樹脂含浸繊維材１０”
は、幅方向に繰り返し揺動しながら移送される。

その直後、この中間の樹脂含浸繊維材１０′に上方と下
方の樹脂含浸繊維材１０゛　が重ねられ、一対の積層用
の加熱ピンチロール４０に通され、ここで樹脂含浸繊維
材１０゛　の全ての層が熱溶着され積層一体化される。

ここで樹脂含浸繊維材１０゛　の樹脂１２が完全に溶融
していない場合もあるので、引き続いて赤外線ヒーター
等を備えた加熱炉４１に通されここで樹脂１２が完全に
溶融され、一対の厚み調整用のピンチロール４２で厚み
が調整された後、一対の引取ピンチロール５０で引き取
られる。このようにして、繊維強化樹脂長尺複合成形体
１０が製造される。この長尺複合成形体１０は、図のよ
うに一旦巻き取ってもよいが、巻き取ることなく次の工
程へ連続させてもよい。

第２図は第二の発明を説明するための概略図である。第
１図に示す方法で製造された長尺複合成形体１０は、第
２図に示すように、加熱フォーミング装置６０により加
熱軟化され、軒樋、波板、デツキ材などの所望の形状に
賦形され、引き続いて冷却フォーミング装置６１により
冷却される。所望の形状に賦形された長尺複合成形体１
０は、上記のように冷却フォーミング装置６１により冷
却した方が次のクロスヘッド金型への導入が円滑になし
得て好ましいが、賦形された複合芯材１０は必ずしも冷
却しないでもよい。

このように賦形された長尺複合成形体１０は、引き続い
て押出機７１のクロスヘッド金型７０に導入され、ここ
でクロスヘッド金型７０から溶融押出される熱可塑性樹
脂１３が、長尺複合成形体１０の全面に融着し被覆一体
化される。熱可塑性樹脂１３としては、前記長繊維１１
に含浸される熱可塑性樹脂１２と同様な樹脂が用いられ
る。また、クロスヘッド金型７０のランド部の長さは、
押出温度、押出速度、使用樹脂等により適宜窓められ、
その間隙は所望の形状に設計され、軒樋、波板、デツキ
材など所望の形状に賦形される。

その後、冷却金型等からなるサイジング装置８０により
表面仕上げが行われ冷却後、カタピラ式引張機等の引張
装置９０で引き取られ、熱可塑性樹脂１３で被覆された
繊維強化樹脂長尺複合成形体１４が製造される。

（作用） 第一発明の方法によれば、連続した多数の長繊維を流動
床に導入して粉末状の熱可塑性樹脂を含浸させるので含
浸が容易に行われる。また、少なくとも一枚の樹脂含浸
繊維材を長平方向に対して幅方向に繰り返し揺動させ、
全ての樹脂含浸繊維材と積層一体化するので、揺動させ
た樹脂含浸繊維材を構成する長繊維は、長平方向に対し
て交叉するように斜めに配向し、異方向に対する強度バ
ランスが良くなる。

しかも、揺動させる前の樹脂含浸繊維材には緊張と弛緩
とが繰り返し与えられるので、それによりこの樹脂含浸
繊維材は他の樹脂含浸繊維材よりも余分に流動床から引
き出され、この余分に引き出される樹脂含浸繊維材によ
り、その後の幅方向への繰り返し揺動操作が抵抗なく円
滑に行われる。それゆえ、積層一体化の際に、揺動させ
た樹脂含浸繊維材の揺動度合いが戻って減少することが
確実に防止される。

また、第二発明の方法によれば、上記第一発明の方法に
より製造された長尺複合成形体を芯材として使用するの
で、この芯材は異方向に対する強度バランスが良く、こ
れを押出機のクロスヘッド金型に導入しても、クロスヘ
ッド金型から溶融押出される熱可塑性樹脂の熱と押出圧
力により長尺複合成形体の芯材が変形したり破れを生じ
たりすることが防止される。

そして、クロスヘッド金型から溶融押出される熱可塑性
樹脂の熱と押出圧力により、熱可塑性樹脂は長尺複合成
形体芯材に強く押しつけられて強固に接着し一体化され
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

１韮劃 本実施例では、第１図及び第２図に示す方法で、軒樋と
なる繊維強化樹脂長尺複合成形体を製造した。

先ず、ガラスロービング（１１４４００：日東紡製）１
１を長手方向に多数条配列させて流動床３０に導入し、
そこで解繊しながら圧力２．５　ｋｇ／　ｃ＋ｆｉの空
気により吹き上げられて浮遊状態にある粉末状の塩化ビ
ニル樹脂配合物（平均粒径１００μ、融点１８０℃）（
ＴＫ−４００：信越化学製）１２を含浸させ、帯状の樹
脂含浸繊維材１０’を、上方、中間、下方に三枚作成し
た。この時の速度は０．２ｍ／分であった。この三枚の
樹脂含浸繊維材１０゛の厚さは約０．５ｍ、ガラスロー
ビング含有量は３０容量％であった。そして、中間の樹
脂含浸繊維材１０゛を、振幅が２ＣＩ＋１、周期が３往
復／秒で上下方向に移動する張力制御ロール２１に通し
た。

次いで、この中間の樹脂含浸繊維材１０”を、振幅がｌ
０ＣＩＩ、周期が１．５往復／分で幅方向に揺動する揺
動装置２０に通した。その後、この中間の樹脂含浸繊維
材１０”に上方と下方の樹脂含浸繊維材１０゛を重さね
、２００℃の溶着用の加熱ビンチロール４０に通し、全
ての層を熱圧着して積層一体化した。引き続いて加熱炉
４１に通して樹脂１２を２００℃に加熱して完全に溶融
し、さらに厚み調整用のピンチロール４２に通した後、
引取ビンチロール５０で引き取り、繊維強化樹脂長尺複
合成形体ｌＯを製造した。この場合、中間の樹脂含浸繊
維材１０°を構成する長繊維１１は、長平方向に対して
約１３度斜めに配向していた。以上の方法は第一発明に
相当する。

この長尺複合成形体１０を１７０°Ｃの温度に保持され
たフォーミング装置６０により加熱軟化させ角型の軒樋
状に賦形した後冷却した。続いて、賦形された長尺複合
成形体ｌＯを押出機のクロスヘッド金型７０に導入し、
この表面に塩化ビニル樹脂配合物１３を１８５℃で０．
５ｍｍの厚さに溶融押出して被覆した。

次いで、サイジング装置８０により表面仕上げを行い冷
却して引張機９０で引き取り、厚さ１．５閣の軒樋とな
る繊維強化樹脂長尺複合成形体１４を製造した。この時
のライン速度は３ａ＋／分であった。なお、上記のクロ
スヘッド金型７０は、ランド長さが２００ｍで、角型の
軒樋状の間隙を有するものを用いた。以上の方法は第二
発明に相当する。

この軒樋複合成形体１４について、次の方法で熱伸縮性
、耐衝撃性、押出成形性を評価した。

その結果、線膨張係数は２Ｘ１０−’／”Ｃ１衝撃強度
は３０ｋｇ−ｃｍ、押出成形性の評価では、複合成形体
１０の変形や破れが認められず、得られた軒樋複合成形
体１４の厚みは均一であった。

（１）熱伸縮性 軒樋複合成形体１４を４ｍの長さに裁断して試験片とし
、これを恒温恒温室に入れ２０°Ｃでの長さＬｍ（ｌを
測定し、次に６０°Ｃに温度を上昇させて６０℃での長
さり、。を測定し、次式で線膨張係数αを算出した。α
・（Ｌｉ２−Ｌｔｏ）／（４０（”Ｃ）　ＸＬｚ。）。

（２）耐衝撃性 軒樋複合成形体１４から５０ｎｕｗ　Ｘ　５０ｍｎ＋に
切断して試験片を作威し、この試験片にデュポン衝撃試
験機で１．５　ｋｇの錘を落下させ、試験片が破損する
落下距離から衝撃強度を測定した。

（３）押出成形性 芯材となる複合成形体１０を押出機のクロスヘッド金型
７０に導入し、この表面に塩化ビニル樹脂配合物１３を
連続して５時間溶融押出して被覆した際の、複合成形体
１０の変形や破れの状態を観察した。

北較刺 実施例において、中間の樹脂含浸繊維材ｌＯ゛を、張力
制御ロール２１及び揺動装置２０に通さず、それ以外は
実施例と同様に行った。その結果、線膨張係数は２Ｘ１
０−’／”Ｃ１衝撃強度は７．５　ｋｇ・ｃｍ、押出成
形性の評価では、押出開始後約３０分で複合成形体１０
に破れが発生し、得られた軒樋複合成形体１４の厚みは
、複合成形体１０の破れ部分で不均一であった。

（発明の効果） 上述の通り、第一発明の方法においては、多数の長繊維
への熱可塑性樹脂の含浸性が良く、また複合成形体を構
成する長繊維が、長平方向に対して交叉するように斜め
に確実且つ良好に配向し、異方向に対する強度バランス
が良くなる。それゆえ、複合成形体の耐衝撃性が改善さ
れる。

また、第二発明の方法においては、溶融押出被覆の際に
芯材となる上記複合成形体が変形したり、破れを生じた
りすることが防止され、しかも芯材となる複合成形体と
これに被覆される熱可塑性樹脂とが強固に融着一体化さ
れる。それゆえ、製品の均一性が改善され、耐久性の優
れた樹脂被覆の複合成形体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一発明方法の一例を示す概略図、第２図は第
二発明方法の一例を示す概略図である。 １０・・・長尺複合成形体、１０゛・・・樹脂含浸繊維
材、１１・・・長繊維、１２・・・粉末状の熱可塑性樹
脂、１３・・・被覆された熱可塑性樹脂、１４・・・樹
脂被覆の長尺複合成形体、２０・・・揺動装置、２１・
・・張力制御バー又はロール、３０・・・流動床、４０
・・・積層用の加熱ピンチロール、４１・・・加熱炉、
４２・・・厚み調整用のピンチロール、５０・・・引取
ピンチロール、６０・・・加熱フォーミング装置、７０
・・・押出機のクロスヘッド金型、８０・・・サイジン
グ装置、９０・・・引張装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続した多数の長繊維を流動床に導入し、これに粉
   末状の熱可塑性樹脂を含浸させて少なくとも二枚の帯状
   の樹脂含浸繊維材を作り、これを積層一体化するに際し
   、その中の少なくとも一枚の樹脂含浸繊維材に緊張と弛
   緩とを繰り返し与え、次いでこの樹脂含浸繊維材を長手
   方向に対して幅方向に繰り返し揺動させ、その後全ての
   樹脂含浸繊維材を積層一体化することを特徴とする繊維
   強化樹脂長尺複合成形体の製造方法。 ２、請求項１記載の方法で製造された繊維強化樹脂長尺
   複合成形体を押出機のクロスヘッド金型に導入し、これ
   に熱可塑性樹脂を溶融押出被覆し一体化することを特徴
   とする繊維強化樹脂長尺複合成形体の製造方法。