JPH05293825A - 繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法Info
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- JPH05293825A JPH05293825A JP12947792A JP12947792A JPH05293825A JP H05293825 A JPH05293825 A JP H05293825A JP 12947792 A JP12947792 A JP 12947792A JP 12947792 A JP12947792 A JP 12947792A JP H05293825 A JPH05293825 A JP H05293825A
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Abstract
備加熱した後に溶融樹脂を含浸させる繊維強化熱可塑性
樹脂成形材料の製造方法。 【効果】 樹脂の含浸性に優れた繊維強化熱可塑性樹脂
成形材料を安価で効率よくしかも高速度で製造できるよ
うになった。
Description
成形材料の製造方法に関するものであり、その成形体は
自動車用部品、ボンベやタンクなどの構造材等広い分野
での利用が可能である。
ことなどから自動車用部品などに広く用いられてきた。
従来そのマトリックス樹脂としては熱硬化性樹脂が主に
用いられてきたが、製造工程のサイクルタイムが長くコ
ストダウンが困難で大量生産に向かない等の欠点があっ
た。その為近年、上記の欠点を解消した材料として、繊
維強化熱可塑性樹脂成形材料が注目されている。
してはプルトルージヨン法が一般的である。図1に一般
的なプルトルージヨン法に用いられる装置の概略図を示
す。図中5は含浸ダイ、4は強化繊維を示す。繊維束は
含浸ダイ5を通って樹脂含浸され、冷却ローラで冷却さ
れつつ引取られる。しかし、このような単純なプルトル
ージヨン法では、樹脂は含浸ダイ中で繊維束に付着する
だけであり、充分な含浸状態が得られなかった。これ
は、熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂とは異なり、溶融時の
粘度が非常に高いため繊維材料単糸間への含浸が困難で
あり、また繊維と樹脂との濡れ性が悪いからである。
唱されている。(1) 予め溶液またはエマルジョンの状態
で含浸させる予備含浸方法。これは環境衛生上及びエネ
ルギーロス上の問題があり、実用上好ましくない。(2)
予め樹脂を粉末化して繊維束の単繊維間に吸着、分散さ
せた後に溶融含浸させる方法(特開昭52-7823 号公報、
特公昭47-36467号公報等)。この方法は樹脂の粉末化工
程、含浸工程に伴う各種設備が必要であり、また工程が
複雑になることから、経済面、効率面で問題がある。
状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、含浸
状態の優れた繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を安価で効
率よく、しかも高速度で製造する方法を提供しようとす
るものである。
のできた本発明は、溶融した熱可塑性樹脂中に繊維束を
連続して供給して含浸させる繊維強化樹脂成形材料の製
造において、前記繊維束に前記溶融した熱可塑性樹脂を
含浸させる工程が、(a) 該繊維束を略単繊維まで開繊さ
せる工程、(b) 開繊状態に保持された繊維を、前記熱可
塑性樹脂の溶融温度近傍に加熱する予備加熱工程及び
(c) 開繊状態を保持しつつ該繊維束に該溶融した熱可塑
性樹脂を含浸させる工程を含むことに要旨を有する。
を補強繊維の各単糸間に一様に流入、含浸させる手段に
ついて種々検討した結果、物理的な力、例えばエア開繊
で繊維束を開繊し、その開繊状態を保持しつつ繊維の表
面処理剤が揮散しない温度に予備加熱した単繊維間に溶
融樹脂を流入、含浸させれば良いことを解明し、本発明
の完成に至った。
定されずエア開繊、ロール開繊、バー開繊が挙げられる
が、ガスにより繊維の加熱も行なえるのでエア開繊が好
ましい。本発明で用いる強化繊維としては、特に限定さ
れないが、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊
維、金属繊維、セラミックス繊維などが挙げられる。中
でもガラス繊維が特に好ましい。これらの繊維には、使
用する熱可塑性樹脂との接着性を良くするための表面処
理がなされていることが好ましい。
ド,ポリエステル,ポリアリレート,ポリサルフォン,
ポリアリーレンスルフィド,ポリエーテルサルフォン,
ポリエーテルイミド,ポリアミドイミド,ポリエーテル
ケトン,ポリカーボネート,ポリオレフィン,ポリアセ
タール,ポリスチレン等が挙げられるが、中でも特にポ
リオレフィンが好ましい。
図2〜6はあくまで本発明の製造方法に用いられる装置
を例示するものであって、本発明を制限する性質のもの
ではない。図2は本発明の繊維強化熱可塑性樹脂成形材
料の製造方法に用いる製造装置の一例を示すものであ
る。強化繊維4は開繊ノズル8中に導かれ、加熱ヒータ
9により加熱された圧縮ガス9′によって開繊される。
ここで圧縮ガス9′は空気でもよいが、溶融樹脂の酸化
劣化を防止する為に例えば窒素、Ar等の不活性ガスを
用いることが好ましい。また加熱ヒータ9は、圧縮ガス
9′を加熱することによってノズル内で予め強化繊維を
溶融樹脂の温度近傍まで加熱して、強化繊維と溶融樹脂
3′との濡れ性を高めるために設ける。この時の予備加
熱温度は、繊維の表面処理剤を揮散させずしかも樹脂の
温度近傍にする必要があるので、用いる樹脂の溶融温度
をT℃とするとT±60℃の範囲が望ましい。このよう
に、繊維の表面処理剤を揮散させないので、繊維と熱可
塑性樹脂との接着が良好となる。熱可塑性樹脂はあまり
高温にすると劣化し分解する危険があるため、高温の繊
維が接触するのは好ましくないという理由もある。開繊
ノズル8で開繊され予備加熱された強化繊維4は、温度
・張力調整器7を通過して含浸ダイ5に導入される。こ
の時温度・張力調整器7を通過する強化繊維4は、開繊
されて広がった状態を保持する為に予め設定された繊維
束の幅が与えられる。この時の繊維束の幅は使用する繊
維の単糸径や集束本数によって異なり、特に制限されな
いが、例えば単糸径13μmで集束本数1600本の繊維系で
は0.5 〜1.5 cm程度の範囲であることが望ましい。これ
は幅が狭すぎると開繊状態が十分維持できず、また広す
ぎると単繊維間の距離が大きすぎて、繊維と樹脂とが不
均一になりやすく繊維による補強効果が上がりにくい為
である。開繊された強化繊維4は、更に、溶融樹脂3′
の温度近傍にして濡れ性を高める為に予め設定された温
度に加熱されて含浸ダイ5に導入される。この時強化繊
維4の温度は上記と同様T±60℃の範囲が望ましい。こ
の様にして開繊状態を保ったまま横方向に広げられ、更
に温度調整がなされた強化繊維を含浸ダイに導くことに
より、溶融樹脂が充分に強化繊維の単繊維間に浸透でき
るようになる。
す。前記のように開繊され加熱処理された強化繊維4が
導入ノズル10のスリット状に加工した樹脂逆流防止スリ
ット15を通過した後、溶融樹脂3′が強化繊維4の上下
または左右方向に均等に配置されたスリット状注入口か
ら高圧力で供給される。この導入ノズル10の中の樹脂逆
流防止スリット15は、高圧力下における溶融樹脂の逆流
を防止するために設ける。かくして、開繊繊維通過路16
内では圧力を保持しつつ、溶融樹脂3′が逆流を起こす
ことなく10〜60 m/minの速度で通過して含浸することが
可能になった。尚この時、開繊繊維通過路内16の圧力
は5〜60 kg/cm2 の範囲が好ましい。圧力が低いと溶融
樹脂の単繊維間への分散・含浸が不十分であり、圧力が
高すぎると含浸ダイ5の構造設備上コストロスにつなが
るからである。
4は、含浸時間調整部12において含浸時間が調整され、
出口賦形ノズル13で所望の形状に賦形後、引取ローラ6
で引取られ繊維強化熱可塑性樹脂成形材料14となる。こ
の時含浸時間調整部12では、その長さを繊維束の太さ、
樹脂の粘度、成形速度等の条件に応じて変えることによ
って含浸時間を調整する。
のうち含浸ダイの別の例を示す。図3〜5の含浸ダイと
は出口賦形ノズル13の形状が異なり、また繊維束を集束
させるための集束ガイド17を有する点で異なる。図3〜
5の装置の出口賦形ノズル13は平板状で、平板,帯状の
成形材料が得られるのに対し、図6の装置では、集束ガ
イド17で集束された繊維強化樹脂が円形状の出口賦形ノ
ズル13によって賦形され、線状の成形材料が得られる。
尚、出口賦形ノズルが円形の場合、開繊繊維通過路16の
幅は特に限定されず、開繊された補強繊維の巾より広げ
ればよい。しかしながらあまり幅が広いと集束ガイド17
との抵抗が大きくなり樹脂を含浸した繊維が切断される
恐れがある。
を受けた強化繊維に、充分な含浸圧力と含浸時間を与え
られた溶融樹脂を含浸させることにより、含浸性が良好
な繊維強化熱可塑性樹脂材料を効率よく製造できるよう
になった。以下実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、
前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは
全て本発明の技術的範囲に包含される。
単糸径13μm、集束本数1600本のガラス繊維を、熱可塑
性樹脂としてナイロン6を用いて、下記の条件で繊維強
化熱可塑性樹脂成形材料を製造した。
ろ5%と低い値であった。又、樹脂と強化繊維の含浸性
も均一良好で、製造中の強化繊維の切断もみられなかっ
た。
維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造した。空気含有率の
測定結果を表1に示す。 比較例1〜2 表1に示す原料及び条件以外は実施例1と同様にして、
繊維強化熱可塑性樹脂成形材料を製造し、空気含有率を
測定した。結果を表1に示す。
件を満たす実施例1〜3では、空気含有率が少なく、樹
脂含浸性の良好な繊維強化熱可塑性樹脂成形材料が得ら
れた。これに対し、比較例1〜2では空気含有率が高く
樹脂含浸性が劣っていることが判明した。
含浸性に優れた繊維強化熱可塑性樹脂を安価で効率よ
く、しかも高速度で製造することができるようになっ
た。
の一例を示す概略図である。
す概略図である。
浸ダイの一例を示す側面図である。
る。
る。
浸ダイの一例を示す平面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 溶融した熱可塑性樹脂中に繊維束を連続
して供給して含浸させる繊維強化樹脂成形材料の製造方
法において、前記繊維束に前記溶融した熱可塑性樹脂を
含浸させる工程が、(a) 該繊維束を略単繊維まで開繊さ
せる工程、(b) 開繊状態に保持された繊維を、前記熱可
塑性樹脂の溶融温度近傍に加熱する予備加熱工程及び
(c) 開繊状態を保持しつつ該繊維束に該溶融した熱可塑
性樹脂を含浸させる工程を含むことを特徴とする繊維強
化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12947792A JP3266933B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12947792A JP3266933B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05293825A true JPH05293825A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3266933B2 JP3266933B2 (ja) | 2002-03-18 |
Family
ID=15010457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12947792A Expired - Fee Related JP3266933B2 (ja) | 1992-04-21 | 1992-04-21 | 繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3266933B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1992
- 1992-04-21 JP JP12947792A patent/JP3266933B2/ja not_active Expired - Fee Related
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