JPH1058448A

JPH1058448A - 繊維複合シートの製造方法

Info

Publication number: JPH1058448A
Application number: JP8218385A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hirao; 浩一平尾; Koji Yamaguchi; 公二山口; Hiroshi Sugawara; 宏菅原
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1996-08-20
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維複合シートの幅方向における厚みの均一
性および経時的厚みの安定性を向上させる。【解決手段】連続ガラス繊維束F1を粉体状塩化ビニル
樹脂の流動床Ｒに導いて開繊し、粉体状塩化ビニル樹脂
を各モノフィラメントに付着させるとともにモノフィラ
メント相互間に捕捉した後に、開繊された樹脂付着連続
ガラス繊維束の塩化ビニル樹脂を加熱溶融して全体をシ
ート化し、繊維複合シートＳを製造するにあたり、流動
床Ｒの底部に水平金網４を配し、金網４をエアーシリン
ダー５により水平方向に振動させて粉体状塩化ビニル樹
脂を浮遊させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維複合シートの
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、繊維複合シートの製造方法と
して、流動床装置を用い、連続強化繊維束を粉体状熱可
塑性樹脂の流動床に導いて開繊し、粉体状熱可塑性樹脂
を各モノフィラメントに付着させるとともにモノフィラ
メント相互間に捕捉した後に、開繊された樹脂付着連続
強化繊維束の熱可塑性樹脂を加熱溶融してシート化する
方法は知られている（特開平３−１９３４１５号公報参
照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、流動床装置を用いて繊維複合シートを製造する場
合、粉体状熱可塑性樹脂が流動床底部で凝集するため、
流動床中において、粉体状熱可塑性樹脂の流動する箇所
と、流動しない箇所が発生する。すると、流動している
箇所では、粉体状熱可塑性樹脂が各モノフィラメントに
よく付着するとともにモノフィラメント相互間に充分に
侵入し捕捉せられるが、流動していない箇所ではその逆
となる。その結果、繊維複合シートの幅方向において、
厚みむらの発生や、経時的な変化により厚みの安定性が
損なわれ、したがって、シート厚みの薄い箇所で強度が
低下するという問題があった。本発明の目的は、繊維複
合シートの幅方向における厚みの均一性および経時的厚
みの安定性を向上させる繊維複合シートの製造方法を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明による繊維複合シ
ートの製造方法は、連続強化繊維束を粉体状熱可塑性樹
脂の流動床に導いて開繊し、粉体状熱可塑性樹脂を各モ
ノフィラメントに付着させるとともにモノフィラメント
相互間に捕捉した後に、開繊された樹脂付着連続強化繊
維束の熱可塑性樹脂を加熱溶融して全体をシート化する
繊維複合シートの製造方法において、流動床の底部に水
平網状体を配し、網状体を水平方向に振動させて粉体状
熱可塑性樹脂を浮遊させることを特徴とするものであ
る。

【０００５】強化繊維としては、使用する熱可塑性樹脂
の溶融温度において熱的に安定な繊維が用いられる。具
体的には、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミッ
クス長繊維等の無機繊維や、アラミド繊維、ポリエステ
ル繊維、ビニロン等の有機繊維が用いられる。モノフィ
ラメントの直径は、取り扱い上１〜５０μｍが好まし
い。

【０００６】粉体状熱可塑性樹脂の具体例としては、ポ
リ塩化ビニル、塩素ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボ
ネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、
ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。粉体粒子
の径は、連続強化繊維束のモノフィラメント径に対する
比率上、さらに連続強化繊維束の各モノフィラメント相
互間への侵入の容易性および同相互間での捕捉の確実性
から、１０〜３００μｍが好ましい。

【０００７】また、粉体状でない熱可塑性樹脂を常温粉
砕、冷凍粉砕等の方法により、適度な粒子径にして用い
ることも可能である。

【０００８】網状体の網目の大きさは、網状体の振幅と
の兼ね合いにより多少異なってくるが、小さすぎると目
詰まりするおそれがあり、また、大きすぎると網目で粉
体状熱可塑性樹脂が凝集するおそれがあるので、１〜２
０ｍｍが好ましい。目詰まりが発生することなく、凝集
を完全に防止しうる大きさとして５〜１０ｍｍがとくに
好ましい。

【０００９】網状体の振動装置としては、モーターカム
により振動させる方法が一般的である。これは、モータ
ーにより偏心カムを有するカムシャフトを回転させ、網
状体に取り付けられたカムフォロアを往復動させて振動
を発生させるものである。その他、エアーの正圧と負圧
を交互に変化させて振動させるエアー弁や油圧弁などが
用いられる。

【００１０】網状体の振動数は、粉体状熱可塑性樹脂が
凝集しない程度に振動させる値であればよく、繊維複合
シートの製造条件により多少異なるが、少なすぎると粉
体状熱可塑性樹脂が凝集するので、２０〜１２０回／分
が好ましい。粉体状熱可塑性樹脂が凝集せず、また、噴
出空気の通過状態を変化させないものとして、４０〜８
０回／分がとくに好ましい。振幅は、流動床幅と網状体
幅との関係にもよるが、小さ過ぎれば凝集するおそれが
あるので、１０〜１００ｍｍあればよい。

【００１１】連続強化繊維束を粉体状熱可塑性樹脂の流
動床に導いて開繊し、粉体状熱可塑性樹脂を各モノフィ
ラメントに付着させるとともにモノフィラメント相互間
に侵入捕捉せしめるのであるが、その効果を向上させる
ために、粉体状熱可塑性樹脂を強制的にモノフィラメン
ト相互間に擦り込むようなガイド・バーを設けてもよ
い。ガイド・バーの形状は、粉体状熱可塑性樹脂をモノ
フィラメント相互間に侵入させうる形状であればよく、
連続強化繊維束と接触する部分の横断面が凸曲面や半円
形でもよいし、全体の横断面が略三角形、略四角形等で
もよい。なお、略三角形や略四角形の場合には、連続強
化繊維束と接触する角はモノフィラメントを傷つけたり
破断させないように、丸くされる。その曲率は、接触通
過する連続強化繊維が切れない程度のものであればよ
く、半径５〜３００ｍｍが好ましく、扱い易さや設備的
スペースと本数の関係上、１０〜５０ｍｍがよい。ガイ
ド・バーの本数は１本では効果が少なく、多すぎても、
粉体状熱可塑性樹脂が連続強化繊維束をモノフィラメン
ト相互間に侵入させるのに飽和状態となって効果がなく
なるので、２〜２０本あればよい。また、ガイド・バー
の材料は、金属、プラスチック等フィラメントを傷つけ
たり、破断させない表面状態のものが好ましい。連続強
化繊維束をガイド・バーに押し当てるためには、連続強
化繊維束にある程度のテンションが必要であり、その大
きさは、小さすぎると連続強化繊維束表面に粉体状熱可
塑性樹脂が付着するだけでモノフィラメント相互間に侵
入捕捉させにくく、また、大きすぎるとモノフィラメン
ト単位で破断するおそれがあるため、４４００ｔｅｘ、
平均ガラス径２３μｍのもので、１００〜２０００ｇ／
本が望ましい。

【００１２】また粉体状熱可塑性樹脂を連続強化繊維の
モノフィラメント相互間に侵入捕捉させる効果を一層向
上させるために、流動床内に振動するバーを設け、これ
により連続強化繊維束を振動させてもよい。連続強化繊
維束を振動させると、連続強化繊維束が緊張と弛緩を繰
り返し、粉体状熱可塑性樹脂がモノフィラメント相互間
に侵入し易くなる。振動バーの本数は、少なくとも１本
あればよい。また、バーの形状、曲率、材料等は上記ガ
イド・バーと同様でよい。振動バーの振動数および振幅
が経時的に変化すると、それにつれて粉体状熱可塑性樹
脂がフィラメント相互間に侵入する力が変化し、繊維複
合シート厚みにむらが発生するので、振動数および振幅
が経時的に変化することなく、一定の振動を繰り返すよ
うにすることが望ましい。振動バーの振幅は、連続強化
繊維束の繊維配向方向に対して垂直に、また確実に振動
が伝わる程度の微弱なものでもよいが、フィラメントの
開繊性および粉体状熱可塑性樹脂の連続強化繊維束のモ
ノフィラメント相互間への侵入性を向上させるために
は、０．１〜１０ｍｍが好ましい。振幅が大きすぎる
と、モノフィラメント単位で破断してしまうおそれがあ
る。また、振動数は、小さすぎると含浸性効果が小さ
く、また、大きすぎるとモノフィラメントに付着した粉
体状熱可塑性樹脂が落ちるおそれがあるので、１５〜２
５０回／秒が好ましい。

【００１３】バーの振動装置としては、一般に、モータ
ーカム、エアー弁、油圧弁を使用したものや、高周波振
動を与えるバイブレーターが用いられるが、これらを組
み合わせて用いてもよい。

【００１４】加熱源の具体例としては、加熱ロール、熱
風、遠赤外線ヒーター等汎用せられているものが挙げら
れる。加熱ロールを用いる場合、樹脂付着連続強化繊維
束を一対のロールで挾んでシート状に成形すれば、表面
性および厚み均一性が向上する。加熱温度および加熱時
間は、粉体状熱可塑性樹脂の種類およびその配合に応じ
て適宜定められる。

【００１５】冷却方法は、用いる粉体状熱可塑性樹脂の
種類および配合に応じて適宜定められるが、具体的に
は、常温での自然冷却や、水冷、循環水等を用いた冷却
ロール等汎用せられている方法等が挙げられる。冷却ロ
ールを用いる場合、加熱された樹脂付着連続強化繊維を
一対のロールで挾めば、表面性および厚み均一性が向上
する。冷却時間は、用いられた粉体状熱可塑性樹脂が軟
化点以下の温度に下がるように設定するのが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１および図２には、本発明の実
施に用いられる繊維複合シートの製造装置が示されてい
る。以下の説明において、前とは図１の左方向をいうも
のとする。

【００１７】同図の装置は、流動床装置(1) と、流動床
装置(1) の後方に配置された連続強化繊維束(F1)を巻き
戻すための連続強化繊維束巻き戻しロール(2) と、流動
床装置(1) の槽の前後上方および流動床（Ｒ）中の前後
に設けられた横断面円形の４本のガイド・バー(3) と、
流動床（Ｒ）の底部に配された水平網状体(4) と、網状
体(4) を連続強化繊維束(F1)の進行方向と直交する水平
方向に振動させるエアーシリンダー(5) と、流動床装置
(1) の前方に、後から順次配置された上下一対の加熱ロ
ール(6) 、上下一対の冷却ロール(7) 、上下一対の引き
取りロール(8)および成形された繊維複合シート（Ｓ）
を巻き取るための巻き取り機(9) を備えている。

【００１８】流動床装置(1) の槽底は多孔板(10)で形成
されており、気体供給路(11)から送られてきた空気
（Ａ）が多孔板(10)の下方からこれの多数の孔を通って
上方に噴出せしめられる。その結果、流動床装置(1) の
槽内に満たされた粉体状熱可塑性樹脂は噴出空気によっ
て流動化状態となり、熱可塑性樹脂の流動床（Ｒ）が形
成されるのである。

【００１９】つぎに、繊維複合シートの製造方法につい
て説明する。各巻き戻しロール(2) から連続強化繊維束
(F1)を、バックテンションを加えた状態で巻き取りロー
ル(8) によりひねりが生じないようにしながら巻き戻
し、流動床装置(1) の粉体状熱可塑性樹脂の流動床
（Ｒ）中に導いて開繊し、粉体状熱可塑性樹脂を各モノ
フィラメントに付着させるとともにモノフィラメント相
互間に捕捉し、樹脂付着連続強化繊維束(F2)を得る。こ
のさい、網状体(4) を水平方向に振動させて粉体状熱可
塑性樹脂を浮遊させる。

【００２０】その後、樹脂付着連続強化繊維束(F2)全体
をシート状となるように揃えた後、これをその含有熱可
塑性樹脂を加熱溶融させるため、一対の加熱ロール(6)
で挾んで通過させ全体をシート状に一体化し、つぎにこ
れを一対の冷却ロール(7) で挾んで通過させて冷却した
後、得られた繊維複合シート（Ｓ）を引き取りロール
(8) によって引き取り、巻き取り機(9) に巻き取った。

【００２１】図３は、流動床（Ｒ）内中央に、横断面円
形の振動バー(12)を付加した流動床装置(21)を示す。振
動バー(12)はモーターカムを用いた振動装置(13)により
上下方向に振動せしめられる。連続強化繊維束(F1)は流
動床（Ｒ）内の後ガイド・バー(3) の下側から振動バー
(12)の上側を経て前ガイド・バー(3) の下側に導かれ、
振動バー(12)により開繊が促がされる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を比較例とともに説明す
る。図１および図２に示す装置を用い、上記の方法で繊
維複合シート（Ｓ）を得るのであるが、粉体状熱可塑性
樹脂としては、粉体状塩化ビニル樹脂（平均重合度＝８
００、平均粒子径１００μｍ）１００ｐｈｒに対して、
安定剤２．０ｐｈｒ、滑剤０．５ｐｈｒとをスーパーミ
キサーにて１２０℃まで混合、昇温した後、冷却ミキサ
ーで１５分間冷却したものを用いた。また、気体供給路
(11)通過時の空気（Ａ）の流速は２ｍ／ｍｉｎに設定し
た。

【００２３】連続強化繊維束(F1)としては、ロービング
状ガラス繊維（４４００ｔｅｘ、平均ガラス径２３μ
ｍ）のものを用い、これを５００ｇ／１本のバックテン
ションをかけた状態で巻き戻しロール(2) から１６本巻
き戻した。

【００２４】ガイド・バー(3) としては、直径３０ｍ
ｍ、長さ６００ｍｍのものを用いた。網状体(4) として
は、線径１ｍｍ、目開き１０ｍｍの金網を用い、これを
正圧と負圧が交互に繰り返され、エアー圧６ｋｇｆ／ｃ
ｍ²の空気圧が送り込まれているエアーシリンダー(5)
により、流動床（Ｒ）の幅方向に振幅２０ｍｍ、振動数
６０回／分で振動した。

【００２５】加熱ロール(6) の表面温度を２２３℃と
し、樹脂付着連続強化繊維束(F2)の熱可塑性樹脂を２０
５℃に加熱溶融する。冷却ロール(7) の表面温度を３５
℃とし、加熱溶融によりシート化したものを６５℃に冷
却した。得られた繊維複合シート（Ｓ）は、幅５００ｍ
ｍ、長さ３００ｍｍ、厚み０．５ｍｍであった。

【００２６】比較例網状体(4) を流動床（Ｒ）に用いなかった以外は実施例
と同様の方法により繊維複合シートを得た。

【００２７】実施例および比較例で得られた繊維複合シ
ートのサンプルについて、肉厚ＣＶ値（シート幅方向お
よびシート長手方向）および曲げ強度を測定した。

【００２８】（肉厚ＣＶ値）サンプルを、その幅方向に
２０箇所、長手方向１０ｍ毎に２５箇所、合計５００枚
に分割し、これらの分割品の肉厚をマイクロメーターを
用いて測定し、ＣＶ値（変動係数）を算出した。

【００２９】（曲げ強度）サンプルを幅３０ｍｍ、長さ
１００ｍｍに切断したものにつき、繊維配向方向に対し
て垂直方向の曲げ強度を、３点曲げ試験方法を用いて測
定した。測定試料数は３０で、測定値はその平均値を示
した。

【００３０】以上の測定結果を表１に示す。

【表１】

【００３１】

【発明の効果】本発明の繊維複合シートの製造方法によ
れば、流動床の底部に水平網状体を配し、網状体を水平
方向に振動させて粉体状熱可塑性樹脂を浮遊させるか
ら、流動床底部で粉体状熱可塑性樹脂が凝集せず、流動
床中において、粉体状熱可塑性樹脂の流動する箇所と、
流動しない箇所が発生しない。したがって、流動床中に
おける粉体状熱可塑性樹脂の流動状態が均一化し、繊維
複合シート幅方向において厚みむらが少なくなり、しか
も経時的な厚みの安定性が向上するため、全体として強
度的に優れた繊維複合シートを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維複合シートの製造工程を示す側面
図であり、流動床装置は垂直断面で示されている。

【図２】流動床内の水平網状体の斜視図である。

【図３】振動バーを付加した流動床装置の拡大垂直断面
図である。

【符号の説明】

(4) ：水平網状体 (F1)：連続強化繊維束 (F2)：樹脂付着連続強化繊維束（Ｒ）：流動床

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続強化繊維束を粉体状熱可塑性樹脂の
流動床に導いて開繊し、粉体状熱可塑性樹脂を各モノフ
ィラメントに付着させるとともにモノフィラメント相互
間に捕捉した後に、開繊された樹脂付着連続強化繊維束
の熱可塑性樹脂を加熱溶融して全体をシート化する繊維
複合シートの製造方法において、流動床の底部に水平網
状体を配し、網状体を水平方向に振動させて粉体状熱可
塑性樹脂を浮遊させることを特徴とする繊維複合シート
の製造方法。