JPH06344452A - ガラス繊維強化複合材料及びその製造方法 - Google Patents

ガラス繊維強化複合材料及びその製造方法

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JPH06344452A JP6114980A JP11498094A JPH06344452A JP H06344452 A JPH06344452 A JP H06344452A JP 6114980 A JP6114980 A JP 6114980A JP 11498094 A JP11498094 A JP 11498094A JP H06344452 A JPH06344452 A JP H06344452A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 繊維が損傷を受けずに、繊維ストランドがで
きるだけ完全に含浸したガラス繊維強化複合材料を得
る。 【構成】 溶融引抜成形によりガラス繊維強化複合材料
を製造する方法であって、ガラス繊維ストランドをカッ
プリング剤の粉体を水に分散させて撹拌した水性分散液
中に通し、該ガラス繊維ストランドを偏向用部材によっ
て延伸し;分散剤を除去し;該ガラス繊維ストランド上
の粉体を溶融し;そして引き続き、溶融引抜成形におい
て、予備処理された該ガラス繊維ストランドをポリオレ
フィンで含浸することからなるもの、及び該方法によっ
て得られるガラス繊維強化複合材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス繊維強化複合材
料、及び熱可塑性ポリマーの溶融体にガラス繊維ストラ
ンドを含浸することを含んで成る、該複合材料の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】溶融引抜成形方法によって多数の連続フ
ィラメントを溶融含浸することによる繊維強化熱可塑性
材料の製造は良く知られている。ヨーロッパ特許第56
703号によると、熱可塑性ポリマー及び少なくとも3
0容量%の並列に整列した強化用フィラメントから成る
繊維強化複合材料が得られる。熱可塑性溶融体の高粘度
のために、繊維ストランドが不十分又は不完全に含浸す
るかもしれない。それ故に、ヨーロッパ特許第5670
3号によれば、繊維に予備応力を加えることによって繊
維ストランドを開き、偏向バー(そらせ棒)を介してそ
れを導くということも知られている。またヨーロッパ特
許第415517号によると、ポリマー溶融体が繊維ス
トランド間に圧入される。これら両方の方法は、機械的
な力の作用により繊維の損傷を生じかねないというのが
欠点である。更に、適切な定着剤(接着促進剤)、可塑
剤及びカップリング剤を熱可塑性溶融体に添加すること
ができることも知られている(ドイツ特許第21170
95号、アメリカ特許第3993726号、ヨーロッパ
特許第102158号、第102159号及び第150
931号を参照)。しかしながら、これらの物質を計量
して熱可塑性溶融体に機械的に混合しなければならず不
経済である。更に、これらの物質を使用すると、ベース
ポリマーを押し出す間、押出機中でマトリックスが熱崩
壊することを増大させることになる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】それ故に、本発明は、
繊維が損傷を受けずに、繊維ストランドができるだけ完
全に含浸したガラス繊維強化複合材料を得ることを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この目
的は、ガラス繊維ストランドをカップリング剤の粉体を
水に分散させて撹拌した水性分散液中に通し、該ガラス
繊維ストランドを偏向用部材(そらせ用部材)によって
延伸し;分散剤(水)を除去し;該ガラス繊維ストラン
ド上の粉体を溶融し;そして引き続き、溶融引抜成形に
おいて、予備処理された該ガラス繊維ストランドをポリ
オレフィンで含浸することによって達成される。150
μm以下、好ましくは30μm以下の粒子サイズを有す
るカルボン酸変性ポリオレフィンを、好ましくはカップ
リング剤として使用する。粉体の水性分散液中の固形分
は、好ましくは10〜20g/lである。
【0005】また、本発明の方法によれば、ポリオレフ
ィン及び少なくとも40重量%のガラス繊維から成るガ
ラス繊維強化複合材料であって、520MPa以上の引
張強さ、550MPa以上の縦方向の曲げ強さ、40M
Pa以上の横方向の曲げ強さ、及び180kJm−2
上の衝撃強さを有するものが得られる。
【0006】本発明の方法の利点は、高い機械的な力の
作用なしにポリオレフィンがガラス繊維ストランドへか
なり強固に接着するということである。これは、ガラス
繊維を広くひろげることによって、定着剤がガラス繊維
上に直接に高濃度で付着するからである。驚くべきこと
に、極めて画期的な機械的性質を有するガラス繊維強化
複合材料を、本発明の方法によって得ることができる。
従って、溶融引抜成形において公知の定着剤を添加して
起こり得るよりも高い剪断力が、前記複合材料に移行す
ることができる。更に、溶融引抜成形における定着剤と
ポリオレフィン溶融体との不経済な計量及び機械的な混
合が、本発明に関しては不要となる。
【0007】その結果得られる製品は、フィラメントの
巻取、貼合せ及びその他の半製品として使用することが
できる。更に可塑化/圧縮成形法、吸込成形法及び射出
成形法の裁断材料としても使用することができる。特
に、製品が付加的な加工工程なしに異形材として使用さ
れる場合には特に有利である。本発明による方法を、以
下の実施例でより詳細に説明する。
【0008】
【実施例1】ガラス繊維含量が50重量%である比較製
品を、慣用の溶融引抜成形法によって製造した。17μ
mのフィラメント径を有する商業的に入手可能なタイプ
の3つのガラス繊維ロービング(1200tex)のそ
れぞれを150/250/250℃の3帯域加熱装置中
に3.75m/分の速度で通し予熱した。安定剤を添加
した商業的に入手可能なポリプロピレングラニュールを
溶融含浸に使用した。引抜成形の前に、約5%の酸分を
有する商業的に入手可能な定着剤を粉体の形でポリオレ
フィングラニュールと機械的に混合した。定着剤の含量
は、マトリックスの量に基づいて、1重量%であった。
約5%の酸分を有するカルボン酸変性ポリオレフィンを
この目的のために使用した。
【0009】テープ(25mm幅、0.25mm厚)を
複合材料から製造し、次に試験片(8又は12層、約2
又は3mm厚)に貼合わせた。その機械的試験データ
を、表1に要約する。
【0010】
【実施例2】本発明に従い、粉体を水に分散させて撹拌
した水性分散液で予備処理した製品を、実施例1と同様
の方法で得た。
【0011】この目的のために、17μmのフィラメン
ト径を有する商業的に入手可能なタイプの3つのガラス
繊維ロービング(1200tex)のそれぞれをカルボ
ン酸変性ポリオレフィンの粉体を水に分散させた水性分
散液に通して3.75m/分の速度で延伸した。
【0012】粉体の平均粒子サイズは、40μm以下で
あった。固形分が20g/lになるように浴に添加し
た。商業的に入手可能なノニオン系界面活性剤を分散助
剤として使用し、分散液中に添加してを濃度0.4g/
lとした。ノニルフェノールポリグリコールエーテルを
使用した。繊維ストランドを5本のピンに通過させた。
それぞれの繊維ストランドの総抱き角は、250°であ
った。懸濁物の沈降は、機械的撹拌によって防止した。
加えて、凝集物は超音波によって破壊した。
【0013】分散剤(水)を除去するために、それぞれ
のストランドに空気を吹き付け、向流空気によって45
0/250/250℃の3帯域乾燥炉の中で乾燥させ、
そして粉体を溶融した。
【0014】予備処理された繊維ストランドのポリマー
含量を灰化によって測定したところ、繊維重量の3.6
重量%であった(気化性のサイズ剤成分0.5重量%を
差し引きする)。
【0015】安定剤を含む商業的に入手可能なポリプロ
ピレングラニュールに実施例1に記載した定着剤1重量
%を添加したものを、予備含浸されたガラス繊維ストラ
ンドの溶融含浸に使用した。その結果、繊維含量が50
重量%の場合に、定着剤含量の総量はマトリックスの量
に基づいて4.1重量%であった。
【0016】テープ(25mm幅、0.25mm厚)を
複合材料から製造し、次に試験片(8又は12層、約2
又は3mm厚)に貼合わせた。その機械的試験データ
を、表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【実施例3】複合材料を実施例2と同様の方法で得た
が、定着剤を添加せずに溶融含浸を行った。カップリン
グ剤の粉体を水に分散した水性分散液中の固形分は、ガ
ラス繊維含量が50重量%として、マトリックスの量に
基づいて、カップリング剤含量が1重量%であるように
調節した。
【0019】この目的のために、同じ種類の繊維の三つ
のガラス繊維ロービングを、カルボン酸変性ポリオレフ
ィンの粉体を水に分散させた水性分散液に通して3.7
5m/分の速度で延伸した。
【0020】粉体の粒子サイズは、24μm以下であっ
た。固形分が15g/lになるように浴に添加した。ノ
ニオン系界面活性剤を分散助剤として使用し、そして
(実施例2に従って)濃度が0.28g/lになるよう
に分散液中に添加した。
【0021】繊維ストランドを5本のピンに通過させ
た。それぞれの繊維ストランドの総抱き角は、250°
であった。懸濁物の沈降は、機械的撹拌によって防止し
た。更に、凝集物は超音波によって破壊した。
【0022】分散剤を除去するために、それぞれのスト
ランドに空気を吹き付け、向流空気によって450/2
50/250℃の3帯域乾燥炉の中で乾燥させ、そして
粉体を溶融した。
【0023】予備処理された繊維ストランドのポリマー
含量を灰化によって測定したところ、繊維重量の1.5
±0.05重量%であった(気化性サイズ剤成分0.5
重量%を差し引きする)。これは、繊維含量が50重量
%として、マトリックスに基づいて、1重量%のカップ
リング剤に相当する。
【0024】安定剤は添加したが、定着剤を添加しない
商業的に入手可能なポリプロピレングラニュールを、予
備含浸されたガラス繊維ストランドの溶融含浸に使用し
た。
【0025】テープ(25mm幅、0.25mm厚)を
複合材料から製造し、次に試験片(8又は12層、約2
又は3mm厚)に貼合わせた。その機械的試験データ
を、表2に示す。
【0026】
【表2】
【0027】
【実施例4】実施例2及び3の試験条件下において、浴
中の定着剤及び界面活性剤の異なる含量で、実施例1の
粉末定着剤(=「カップリング剤」)を分散させた水性
分散液中でガラス繊維ストランドを延伸した。その含量
を表3に示す。界面活性剤含量は、定着剤の量に比例さ
せた。処理されたガラス繊維ストランドを乾燥させ、更
に付着した定着剤の量を灰化によって測定した。この量
を表3の第3列目に示す。この量は、処理されたストラ
ンドが、50重量%のガラス繊維と50重量%のポリマ
ーマトリックスとから成る複合材料に更に加工されると
考えて、ポリマーマトリックスに基づいて、重量%に換
算した。この更なる加工の間、約0.5重量%の気化性
サイズ剤成分が保持され、且つ灰化の間に損失する。こ
の方法で計算した量を表3の第4列目に示す。水性分散
液中に約12g/lの定着剤が存在する場合に、ガラス
繊維又は(後者の)ポリマーマトリックスに基づいて、
約1重量%の定着剤が繊維に付着することが分かる。
【0028】
【表3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アン・テクシエ フランス共和国エフ−59000 リル,リュ ー・ドゥ・ラ・バッセ 152,バーティマ ン ベ−アパルトマン 44 (72)発明者 ホルスト・ヘッケル ドイツ連邦共和国デー−64285 ダルムシ ュタット,ラントスクロンシュトラーセ 50 (72)発明者 ヨアヒム・ヘイトヴァイラー ドイツ連邦共和国デー−65428 リュッセ ルスハイム,ウトマンシュトラーセ 16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融引抜成形によりガラス繊維強化複合
    材料を製造する方法であって、 ガラス繊維ストランドをカップリング剤の粉体を水に分
    散させて撹拌した水性分散液中に通し、該ガラス繊維ス
    トランドを偏向用部材によって延伸し;分散剤を除去
    し;該ガラス繊維ストランド上の粉体を溶融し;そして
    引き続き、溶融引抜成形において、予備処理された該ガ
    ラス繊維ストランドをポリオレフィンで含浸することか
    らなる前記方法。
  2. 【請求項2】 カルボン酸変性ポリオレフィンをカップ
    リング剤として使用する、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 カップリング剤を150μm以下、好ま
    しくは30μm以下の粒子サイズで使用する、請求項1
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】 粉体の水性分散液中の固形分が、好まし
    くは10〜20g/lである、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 ポリオレフィン及び少なくとも40重量
    %のガラス繊維から成るガラス繊維強化複合材料であっ
    て、 520MPa以上の引張強さ、550MPa以上の縦方
    向の曲げ強さ、40MPa以上の横方向の曲げ強さ、及
    び180kJm−2以上の衝撃強さを有する前記複合材
    料。
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