JPH03158211A - 繊維強化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材の製造方法 - 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） 本発明は、強化繊維のフィラメント間にポリ塩化ビニル
系樹脂が含浸した繊維強化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材
の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来からロービング状の連続強化繊維を粉体状熱可塑性
樹脂の流動床中を通過させて強化繊維に粉体状樹脂を付
着せしめた後、連続的に加熱ゾーンを通過させて、粉体
状熱可塑性樹脂を溶融させ、強化繊維と熱可塑性樹脂を
一体化させる繊維強化樹脂複合材の製造方法が知られて
いる（例えば、特公昭５２−３９８５号、特開昭４８−
８５６５３号、特開昭１３１０２７号、公表特許昭５８
−５０１９４３号、特開昭６３−２７２０８号等の公報
参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来の製造方法は、強化繊維中に熱可塑性
樹脂を均一に分散させようとするものであるが、繊維中
に熱可塑性樹脂を含浸後に樹脂の溶融温度にまで加熱後
一体化する際、ポリ塩化ビニル樹脂のような高粘度樹脂
は、見かけ上は一体化していても繊維表面上の濡れ特性
が悪く、物性が低下する。又、これらの複合材を樹脂の
溶融温度にまで再加熱して賦形すると、強化繊維のケバ
立ちがみられる等の問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決しようとするものであり、
その目的とするところは、強化繊維フィラメントに高粘
度のポリ塩化ビニル系樹脂が均一に含浸し、かつ強化繊
維表面の樹脂の濡れ特性を良好にした繊維強化ポリ塩化
ビニル系樹脂複合材の製造方法を提供しようとするもの
である。

（課題を解決するための手段） 本発明は、強化繊維フィラメント表面に室温において液
体状のポリ塩化ビニル系樹脂用可塑剤を５重量％以下に
塗布後、該強化繊維フィラメントを粉体状ポリ塩化ビニ
ル系樹脂組成物の流動床中に浸漬して、前記強化繊維フ
ィラメントに前記粉体状ポリ塩化ビニル系樹脂組成物を
付着させた後、加熱・加圧して一体化することを特徴と
している。

本発明に用いられる強化繊維は、使用する粉体状ポリ塩
化ビニル系樹脂の溶融温度において熱的に安定な繊維が
使用できる０、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン
繊維、金属繊維等の無機繊維、又はアラミド繊維、エコ
ノール繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の有
機繊維等が挙げられ、これらの繊維は、直径１〜５０μ
ｍのモノフィラメント数百〜数千本より構成されるロー
ビング状又はストランド状の連続強化繊維束にして用い
られる。モノフィラメントが収束剤により収束された状
態の連続強化繊維束を使用する場合には、収束剤の付着
量が１重量％以下、さらには０．５１ｉ量％以下である
ことが好ましい。１重量％をこえると連続強化繊維束を
モノフィラメント単位に開繊し分離するのが困難となる
。

本発明における高粘度の樹脂であるポリ塩化ビニル系樹
脂としては、重合度は一般に溶融成形加工しうるちの（
例えば、平均重合度２００〜１２００）で塊状、懸濁、
もしくはエマルジョン状のものが使用でき、例えば、ポ
リ塩化ビニル樹脂さらにポリ塩化ビニリデン樹脂、高塩
素化されたポリ塩化ビニル樹脂、塩素化された単量体及
びこの単量体と共重合可能な単量体とから得られる共重
合体（例えば、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体、塩化ビ
ニル塩化ビニリデン共重合体、エチレン塩化ビニル共重
合体、プロピレン塩化ビニル共重合体、塩化ビニルアク
リル酸エステル共重合体、塩化ビニルメタクリル酸エス
テル共重合体等）が挙げられる。

本発明で、ポリ塩化ビニル系樹脂を成形加工する際に使
用する添加剤として、例えば熱安定剤（アルキル錫メル
カプト化合物、アルキル錫カルボキシレート、金属石鹸
、エポキシ化された油又はエステル、アリール系もしく
はアルキル系もしくはアリール／アルキル系混合ホスフ
ァイト等を個々に又は混合したもの）、内滑剤（グリセ
リンのモノ−、ジー、トリー等のエステル、高級アルコ
ール、中性もしくは塩基性金属石鹸等）、外滑剤（高級
脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリエチレンワックス、脂肪
酸アミド、シリコーン油等）、酸化防止剤（立体障害を
受けたフェノール又はビスフェノール等）、紫外線吸収
剤（サリチル酸エステル、ベンゾフェノン、ベンゾトリ
アゾール、シアノアクリレート等）、顔料（金属酸化物
、カーボンブラック等）、可塑剤（ジオクチルフタレー
ト、ジシクロへキシルフタレート等）等が添加されても
よい。

また、エチレン−ビニルアセテート共重合体、アクリレ
ート樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、アクリル−ブタジ
ェン−スチレン共重合体、メタクリル−ブタジェン−ス
チレン共重合体等の衝撃性改質剤を添加してもよい。

また、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等の無機充填剤
が添加されてもよい。

本発明に用いるポリ塩化ビニル系樹脂用可塑剤は、常温
で液体であるすべての可塑剤が使用できる。可塑剤の種
類としては、例えば、フタル酸エステル（ＤＯＰ（ジー
２−エチルへキシルフタレート）、ＤＢＰ　（ジブチル
フタレート）等）、アジピン酸エステル（ＤＯＡ　（ジ
ー２−エチルヘキシル）、アジペート等）、セバシン酸
エステル（ＤＢＳ　（ジブチルセバケート））、アゼラ
イン酸エステル＜ＤＯＺ（ジー２−エチルへキシルアゼ
レート））、リン酸エステル（ＴＯＰ（トリー２−エチ
ルへキシルホスフェート））、ＴＣＰ（トリクレジルホ
スフェート））、エポキシ化植物油（エポキシ化大豆油
等）が使用される。

強化繊維に可塑剤を塗布する際に使用する溶媒は、常温
で可塑剤を均一に溶解することができるもので、且つ沸
点が使用する可塑剤以下のものであればいずれのものを
使用してもよい。

本発明においてポリ塩化ビニル系樹脂と強化繊維の割合
は、複合材の必要とする物性により適宜決定されるが、
強化シート中の強化繊維が７０重景％以下であることが
好ましい。７０重量％を上回ると均一なシートが得にく
くなる。

強化繊維フィラメントに対するポリ塩化ビニル系樹脂用
の可塑剤の塗布量は強化繊維に対して５重里％以下で、
好ましくは０．０５〜２重量％以下である。５重量％以
上では可塑剤により繊維が収束されてかえって強化繊維
フィラメントへの粉体状ポリ塩化ビニル系樹脂の付着が
不均一になる。

次に、本発明の繊維強化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材の
製造方法を図面に従って説明する。

第１図は本発明の製造方法の一実施態様を示す説明図で
ある。

ロービング状強化繊維１は、通常は巻物で供給され、巻
戻ロール２にセットされ、撚りがかからないように外側
より巻戻される。ピンチロール１５に引取られて、続い
て、ガイドロール３ａにより塗布槽４に導入され、可塑
剤溶液５中をガイドロール４ａ、４ａに案内されて塗布
槽４を通過し、可塑剤溶液５を強化繊維ｌに含浸し、ガ
イドロール３ｂに導かれ熱風ブロワ−６に至り、余分な
可塑剤溶液５は吹飛ばされる。可塑剤溶液５を含浸した
ロービング状強化繊維１は、ガイドロール８ａにより導
かれて流動床７に導入され、ガイドロール７ａ、７ａに
案内されて流動床７中を通過する。この際、気体１０に
より流動化しているポリ塩化ビニル系樹脂粉体９に接触
し、開繊されると共に、ロービング状強化繊維ｌのフィ
ラメント間にポリ塩化ビニル系樹脂粉体９が含浸付着す
る。

流動床７中を通過しポリ塩化ビニル系樹脂が付着したロ
ービング状強化繊維１は、ガイドロール８ｂに導かれて
ロール１１がロービング状強化繊維１に押付けられて一
定１鴫の１帯状にされ、引続いて、スリッター１２に至
る。そして、スリッター１２の隙間をロービング状強化
繊維ｌが通過する際に、そのスリッター１２の上下面に
より過剰のポリ塩化ビニル系樹脂は除去され、付着量が
一定にされる。

続いて、ロービング状強化繊維１は遠赤外線加熱炉１３
にて加熱され、粉体状のポリ塩化ビニル系樹脂は溶融さ
れる。そして、ロービング状強化繊維１は加熱ロール１
４を通過して、溶融したポリ塩化ビニル系樹脂と一体化
した後、ピンチロール１５を通過させ冷却することによ
り、薄帯状プリプレグの形態をしたポリ塩化ビニル系樹
脂複合材が得られる。

さらに、本発明の他の実施Ｂ様を示す第２図に従って製
造方法を説明する。

上記第１図に示す実施態様に相当する部分については同
一符号を付して説明を省略する。

この実施態様は、ポリ塩化ビニル系樹脂が付着したロー
ビング状強化繊維ｌから過剰のポリ塩化ビニル系樹脂を
スリッター１２により除去した後の工程が、上記の一実
施Ｂ様とは異なり、長い連続したロービング状強化繊維
１を切断し、やや短い強化繊維を積層してシート状にし
て塩化ビニル系樹脂複合材を得る。

ロービング状強化繊維１から過剰のポリ塩化ビニル系樹
脂をスリンター１２により除去した後、カッター２１に
より所望長さに切断し、カンタ−２１の下側で前方に突
き出された下側無端ベルト２３上にランダムに供給集積
する。

上側無端ベルト２２．及び下側無端ベルト２３は、図示
していない駆動源（モーター）により駆動ロール２９．
３０を駆動することにより、図中の矢印方向に同速度で
連続的に移動している。

下側無端ベルト２３上に供給された集積体２４を上側無
端ベルト２２と下側無端ベルト２３で挟持し進行方向に
連続的に移動させながら加熱炉２５により粉体状塩化ビ
ニル系樹脂の溶融温度以上に加熱し、粉体状塩化ビニル
系樹脂を溶融させる。

またこの時、ガイドロール対２６により上側無端ベルト
２２と下側無端ベルト２３の間隙を調節し集積体２４を
厚み方向に加圧し、溶融した粉体状塩化ビニル系樹脂を
流動させ、モノフィラメント間の空隙を塩化ビニル系樹
脂で埋め樹脂と強化繊維を一体化する。加熱手段２５と
しては、電熱式あるいは熱風循環式の加熱炉中を上側無
端ベルト２２、及び下側無端ベルト２３を通過させる方
法、上側無端ベルト２２と下側無端ベルト２３を挟むよ
うにして加熱ロールを設ける方法等が用いられる。続い
て、ガイドロール２７により上側無端ベルト２２と下側
無端ベルト２３の間隙を！Ｐ１節し加圧しつつ、冷却手
段２８により冷却して、繊維強化樹脂シートを得ること
もできる。

（作　用） 本発明の繊維強化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材の製造方
法は、強化繊維の表面に室温において液体状のポリ塩化
ビニル系樹脂用の可塑剤を予め強化繊維に塗布するので
、強化繊維のモノフィラメントの１本１本に可塑剤が存
在し、強化繊維表面とポリ塩化ビニル系樹脂粒子との親
和性がよくなり、ぬれ特性が良くなり、溶融時に低粘性
化され、流動床でポリ塩化ビニル系樹脂粉体を含浸させ
ると、強化繊維表面のポリ塩化ビニル系樹脂が強化繊維
のモノフィラメントの間に均一に分散する。

また樹脂マトリックスにポリ塩化ビニル系樹脂を用いて
も、ポリ塩化ビニル系樹脂が溶融時に低粘性化されてい
るので、モノフィラメントの１本１本に充分均一に付着
する。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

スｊ１例」−（第１図及び第２図参照）ポリ塩化ビニル
系樹脂用可塑剤溶液として、Ｄｏｐｉｏ％アセトン溶液
を用い、 粉体状ポリ塩化ビニル系樹脂として、 ポリ塩化ビニル樹脂 （平均重合度−４００）　　１００重量部ブチル錫マレ
フェート系安定剤　　３重足部ポリエチレンワックス　
　　　０．５重量部ステアリルアルコール　　　　　　
１重１ｉＯＢをスーパーミキサーで予め混合して作成し
た粉体状混合物を用いた。

強化繊維束１として直径１３μｍのモノフィラメントが
多数収束されてなるロービング状ガラス繊維（２２００
ｇ／ｋｍ）を上記可塑剤を容れた塗布槽４中を連続的に
通過させた後、熱風ブロワ−６により余分な溶剤を除去
し、可塑剤量がガラス繊維に対し０．５重量％となるよ
うに調節した。

ついでこの可塑剤が塗布されたガラスｔａｍ束を上記ポ
リ塩化ビニル樹脂の流動床７を連続的に通過させ、モノ
フィラメント間に粉体状ポリ塩化ビニル樹脂を付着させ
た後、スリッター１２により過剰のポリ塩化ビニル樹脂
を除去し、粉体状ポリ塩化ビニル樹脂と強化繊維の重量
割合が７：３となるように調節した後、カッター２１に
より長さ２り１１ｍに切断しつつ下側無端ベルト２３上
に供給した。供給量は、幅−６００ｍｍの無端ベルトの
中央部の約４５（１＋ｍの範囲に、３３２０ｇ／　ｍ　
！となるようにランダムに供給集積した。このときポリ
塩化ビニル樹脂、ガラス繊維混合物の見かけ厚みは約２
３ｍｍであった。

上側無端ベルト２２及び下側無端ベルト２３としてガラ
ス繊維強化テフロンベルト（幅−６００−５厚み一約１
ｍ鴨）を用いた。

上記のようにして下側無端ベルト２３上に供給された強
化繊維ポリ塩化ビニル樹脂混合物を、５８０ｍｍ／分の
速度で移動する上側無端ベルト２２及び下側無端ベルト
２３０間に挟持してトリ送しつつ、長さが約１５００ｍ
ｍで、約２００　’Ｃの熱風が循環している加熱炉２５
中を通過させ、粉体状ポリ塩化ビニル樹脂を溶融させた
。このとき上側無端ベルト２２及び下側無端ベルト２３
の最小間隙をガイドロール２７により約２，１１Ｉ＋ｍ
になるように！ｌ１節し、集積体を厚み方向に加圧しつ
つ粉体状ポリ塩化ビニル樹脂を溶融させた。

続いてポリ塩化ビニル樹脂が溶融状態にある強化繊維の
集積体を、ガイドロール２７により、上側無端ベルト２
２及び下側無端ベルト２３の間隙の距離を２１１１１に
保ち加圧しつつ冷却ブロワ−２８により冷却して繊維強
化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材を得た。

得られた複合材は、幅約５００１、厚み２１１１であり
フィラメント間に樹脂がよく含浸したシートであった。

得られた複合材の５００ｍｍＸ２０００＋ｍの範囲のラ
ンダムな３箇所より、 （１）幅−２０ｍｍ、長さ一１５０ｍｍの曲げ試験片を
切り出し、支点間距離−１２０ｎｕ＋で３点曲げ試験を
行い曲げ強度を測定した。

（２）　ＪＩＳ−に７１１０．１号Ａ試験片を切り出し
、アイゾツト衝撃試験を行った。

（１）、（２）の試験結果を表−１に示す。

表−１ また、この複合材から３００＋ｍｍＸ　３０　（１＋＋
ｍのシートを切り出し、表面温度３２０°Ｃの遠赤外線
加熱炉で１０分間加熱したところポリ塩化ビニル樹脂が
完全に溶融してもガラス繊維のケバ立ちが起こらなかっ
た。

裏施撚ｌ 第１図に示した工程により、薄帯状のプリプレグを製造
した。

ストランド状強化繊維束１としてＰＡＮ系炭素炭素繊維
ストランドィラメント径８μｍ１フイラメント数６００
０本）を用いた。

ポリ塩化ビニル系樹脂用可塑剤溶液としてＤＢＰｌ０％
アセトン溶液を用い、 粉体状ポリ塩化ビニル系樹脂として、 ポリ塩化ビニル樹脂　　　　　１００重量部（平均重合
度６００） ブチル錫マレフェート系安定剤　　３重量部ステアリン
酸カルシウム　　　　　１重量部をスーパーミキサーで
予め混合して作成した粉体状混合物を用いた。

炭素繊維束１を、上記可塑剤溶液を容れた塗布槽４中を
連続的に通過させ、熱風ブロワ−６により余分な溶剤を
除去し、可塑剤量が炭素繊維に対し０．５重量％となる
ように！ＩＩ節する。

次いでこの可塑剤の塗布された炭素繊維束を、上記ポリ
塩化ビニル樹脂の流動床７中を連続的に通過させ、モノ
フィラメント間に粉体状ポリ塩化ビニル樹脂を付着させ
た後、スリッター１２により過剰のポリ塩化ビニル樹脂
を除去し、粉体状ポリ塩化ビニル樹脂と炭素繊維の重量
割合が７＝３となるように調節する。

引き続いて表面温度約３８゛Ｃに設定された遠赤外線ヒ
ーターを有する加熱炉１３中を通過させ、粉体状ポリ塩
化ビニル樹脂を溶融させた後、２２０°Ｃに設定された
加熱ロール１４を通過させ、強化繊維束１のフィラメン
トと粉体状ポリ塩化ビニル樹脂を一体化させつつ引き取
り、幅約２０ｆｉｌ１１、厚み約０．３ＩｌｌＩｌの薄
帯状プリプレグを得た。

得られたプリプレグは炭素繊維含を量が２０重量％でフ
ィラメント間によく樹脂が含浸したものであった。

また得られたプリプレグを数枚積層して、プレス成形に
より厚み２．０ｍｍの一方向強化材を成形し、曲げ試験
を行った。得られた曲げ強度は７１ｋｇ／−２であった
。

１ｍ＝土−」一 実施例２のＢ様において、ポリ塩化ビニル系樹脂用可塑
剤溶液を以下の表−２のようにした以外は実施例２と同
様にして、プリブＩ／グを作成した。

得られたプリプレグを実施例２と同様に数枚積層して、
プレス成形により厚み２．０ｍｍの一方向強化材を成形
し、曲げ試験を行った。

その結果を表−３に示す。

表−２ 表−３ 実施例１において、ガラスロービングに可塑剤を塗布し
なかった以外は実施例１と同様にして複合材を作製した
。

得られた複合材のランダムな３箇所から実施例１と同様
に試験片を切り出し、曲げ強度の測定及びアイゾツト衝
撃試験を行った。

その結果を表−４に示す。

また、このシートを実施例１と同様に遠赤外線加熱炉中
で加熱したところ、無数のケバ立ちがみられた。

ガラス繊維に可塑剤を塗布しなかった以外は実施例２と
同様にしてプリプレグを作製した。

得られたプリプレグには数カ所樹脂が含浸していない所
がみられた。

また得られたプリプレグを数枚積層して、プレス成形に
より厚み２．０ｍｍの一方向強化板を成形し、曲げ試験
を行った。得られた曲げ強度は、５２ｋｇ／ｆｆ１ｍ”
であった。

（発明の効果） 本発明の繊維強化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材の製造方
法によれば、ポリ塩化ビニル系樹脂が強化繊維のモノフ
ィラメントの１本１本に均一に存在し、且つぬれ特性も
良いため強化繊維の補強効果に優れ機械的強度が高く、
マトリックスポリ塩化ビニル系樹脂を加熱溶融しても強
化繊維のケバ立ちのみられない、繊維補強ポリ塩化ビニ
ル系樹脂複合材が得られる。

したがって、本発明による複合材のシートは、強度およ
び耐衝撃性に優れたプレート材料として有益であるばか
りでなく、プレス成形用の素材であるスタンパブルシー
トとしても利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の繊維強化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材
の製造方法の一実施Ｓ様を示す説明図、第２図は繊維強
化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材の製造方法の他の実施態
様の一部を省略した説明図である。 ｌ：強化繊維 ７：′ｄＬ動床 ４：ｆ！！布槽 １４：加熱ロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）強化繊維フィラメント表面に室温において液体状
   のポリ塩化ビニル系樹脂用可塑剤を５重量％以下に塗布
   後、上記強化繊維フィラメントを粉体状ポリ塩化ビニル
   系樹脂組成物の流動床中に浸漬して、上記強化繊維フィ
   ラメントに上記粉体状ポリ塩化ビニル系樹脂組成物を付
   着させた後、加熱・加圧して一体化することを特徴とす
   る繊維強化ポリ塩化ビニル系樹脂複合材の製造方法。