JPH05154839A - Production of fiber composite sheet - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To uniformize thickness distribution and fiber distribution even when a fiber composite sheet is thin. CONSTITUTION:Reinforcing fiber bundles F1 consisting of a large number of continuous monofilaments are passed through a fluidized bed R of a powdery thermoplastic resin while they are brought into contact with the hollow guide bars 4 arranged in the fluidized bed R and having grooves 9 provided with a large number of blowoff orificfes bored in the guide surfaces thereof and, by blowing air against the reinforcing fiber bundles F1 from the grooves 9, the opening of the reinforcing fiber bundles F1 is accelerated and the powdery thermoplastic resin is bonded to the respective monofilaments to be caught in the interstices thereof. The thermoplastic resin of the opened resin bonded fibers F2 are heated and melted to obtain a fiber composite sheet S.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、いわゆるプリプレグ
シートなど、各種の繊維強化成形品に使用される繊維複
合シートの製造方法にに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a fiber composite sheet used for various fiber reinforced molded articles such as so-called prepreg sheets.

【０００２】[0002]

【従来の技術】繊維複合シートの製造方法として、多数
の連続モノフィラメントよりなる強化繊維束を、粉体状
熱可塑性樹脂の流動床中を通過させ、繊維束の各モノフ
ィラメントに粉体状熱可塑性樹脂を付着させ、樹脂付着
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（特公昭５２−３９８５号公報参照）。2. Description of the Related Art As a method for producing a fiber composite sheet, a reinforcing fiber bundle composed of a large number of continuous monofilaments is passed through a fluidized bed of powdery thermoplastic resin, and each monofilament of the fiber bundle is provided with the powdery thermoplastic resin. Is known, and the thermoplastic resin of the resin-attached fiber bundle is heated and melted to form a sheet (see Japanese Patent Publication No. 52-3985).

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
繊維に対する粉体状熱可塑性樹脂の付着にむらがあるた
め、特に、薄肉のシートを製造する場合、肉厚分布およ
び繊維分布の均一なものを得ることが困難であった。SUMMARY OF THE INVENTION In the above conventional method,
Due to the uneven adhesion of the powdery thermoplastic resin to the fibers, it is difficult to obtain a uniform thickness distribution and uniform fiber distribution, especially when manufacturing a thin sheet.

【０００４】この発明の目的は、上記の問題を解決した
繊維複合シートの製造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a method for producing a fiber composite sheet which solves the above problems.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】この発明による繊維複合
シートの製造方法は、多数の連続モノフィラメントより
なる強化繊維束を、粉体状熱可塑性樹脂の流動床中に配
置されかつ周壁に吹出部を有する中空ガイド・ロールま
たは中空ガイド・バーに接触させながら通過させかつ吹
出部より空気を強化繊維束に吹付けることにより、強化
繊維束の開繊を促しかつ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
間に捕捉する工程と、開繊された樹脂付着繊維の熱可塑
性樹脂を加熱溶融してシート化する工程とを含むことを
特徴とするものである。In the method for producing a fiber composite sheet according to the present invention, a reinforcing fiber bundle composed of a large number of continuous monofilaments is arranged in a fluidized bed of a powdery thermoplastic resin and a blowout portion is provided on a peripheral wall. The hollow guide roll or hollow guide bar that it has is passed while being in contact with it, and air is blown to the reinforcing fiber bundle from the blowout portion to promote the opening of the reinforcing fiber bundle and the powdery thermoplastic resin to each monofilament. It is characterized by including a step of adhering and capturing between the monofilaments, and a step of heating and melting the thermoplastic resin of the opened resin-adhered fiber to form a sheet.

【０００６】強化繊維としては、使用せられる熱可塑性
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、セラミック長
繊維などの無機繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維
などの有機繊維をあげることができる。モノフィラメン
トの直径は１〜５０μｍ、とくに２〜３０μｍが好まし
い。As the reinforcing fibers, fibers that are thermally stable at the melting temperature of the thermoplastic resin used are used. Specific examples thereof include inorganic fibers such as glass fibers, carbon fibers and ceramic long fibers, and organic fibers such as aramid fibers and polyester fibers. The diameter of the monofilament is preferably 1 to 50 μm, particularly preferably 2 to 30 μm.

【０００７】熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のオレフィン重合体、塩化ビニル
樹脂およびその共重合体、ポリエーテルサルホン、ポリ
フェニレンサルファイドなどのエンジニアリングプラス
チックが用いられる。粒子径は１０〜３００μｍが適当
である。Examples of the thermoplastic resin include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene, vinyl chloride resins and copolymers thereof, engineering plastics such as polyether sulfone and polyphenylene sulfide. A particle size of 10 to 300 μm is suitable.

【０００８】中空ガイド・ロールおよび中空ガイド・バ
ーの材料としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の
プラスチックおよび金属があげられる。Materials for the hollow guide roll and the hollow guide bar include plastics such as polyethylene and polyvinyl chloride, and metals.

【０００９】後述のように、中空ガイド・ロールの吹出
部の具体例としては、ロールが回転するために、その全
周壁に多数あけられた吹出孔および周方向に所定間隔を
おいてほぼ全長にのびた所要数の吹出スリットをあげる
ことができる。また、中空ガイド・バーの吹出部の具体
例としては、バーが回転しないために、強化繊維束が接
触しながら通過するバーの周壁（ガイド面）に設けられ
かつ底に等間隔おきにあけられた多数の吹出孔を有する
溝、および底にほぼ全長にのびた吹出スリットを有する
溝、ならびに溝を設けずに周壁にあけられた吹出孔また
は吹出スリットをあげることができる。As will be described later, as a specific example of the blow-out portion of the hollow guide roll, as the roll rotates, a large number of blow-out holes are formed in the entire circumferential wall of the hollow guide roll and substantially the entire length thereof at predetermined intervals in the circumferential direction. The required number of blowout slits can be increased. Further, as a specific example of the blowout portion of the hollow guide bar, since the bar does not rotate, it is provided on the peripheral wall (guide surface) of the bar through which the reinforcing fiber bundle passes while making contact, and is provided at equal intervals on the bottom. Examples thereof include a groove having a large number of blowout holes, a groove having a blowout slit extending over almost the entire length at the bottom, and a blowout hole or a blowout slit formed in the peripheral wall without providing the groove.

【００１０】吹出スリット、吹出孔および溝の大きさ
は、強化繊維束のベント力、強化繊維束の中空ガイド・
ロールまたは中空ガイド・バーに対する接触面積等の条
件により適宜定められる。The sizes of the blowout slits, blowout holes and grooves are such that the vent force of the reinforcing fiber bundle, the hollow guide of the reinforcing fiber bundle,
It is appropriately determined depending on conditions such as the contact area with the roll or the hollow guide bar.

【００１１】空気の吹付けには、コンプレッサー、ブロ
ア等を用い、空気供給管により中空ガイド・ロール内ま
たはガイド・バー内に空気を供給し、吹出部より空気を
吹出せばよい。For blowing air, a compressor, a blower or the like may be used, and air may be fed into the hollow guide roll or the guide bar by an air feed pipe and blown out from the blowing portion.

【００１２】風量、風力は、強化繊維束のバインダーの
結束力や強度、熱可塑性樹脂の含浸率等により適宜選択
される。中空ガイド・ロールまたは中空ガイド・バーは
流動床中にそれぞれ複数個または複数個ずつ設けられて
いてもよい。The air volume and the wind force are appropriately selected depending on the binding force and strength of the binder of the reinforcing fiber bundle, the impregnation rate of the thermoplastic resin, and the like. A plurality or a plurality of hollow guide rolls or hollow guide bars may be provided in the fluidized bed.

【００１３】加熱源の具体例としては、加熱ロール、熱
風、遠赤外線等汎用せられているものがあげられる。加
熱温度は、粉体状熱可塑性樹脂の種類に応じて適当に定
められる。Specific examples of the heating source include heating rolls, hot air, far infrared rays and the like which are commonly used. The heating temperature is appropriately determined according to the type of powdery thermoplastic resin.

【００１４】なお、開繊された樹脂付着繊維の熱可塑性
樹脂を加熱溶融してシート化する工程の前工程として、
樹脂付着繊維に打撃を加えるなどして樹脂の付着量を調
整する工程を存在せしめてもよい。As a step prior to the step of heating and melting the thermoplastic resin of the opened resin-adhered fiber to form a sheet,
There may be a step of adjusting the amount of resin adhered by hitting the resin-adhered fiber.

【００１５】また、流動床は、粉体状熱可塑性樹脂が安
定的に浮遊、流動状態に保たれていれば、どのような構
成であってもよい。The fluidized bed may have any structure as long as the powdery thermoplastic resin is stably suspended and kept in a fluidized state.

【００１６】[0016]

【作用】この発明による繊維複合シートの製造方法は、
多数の連続モノフィラメントよりなる強化繊維束を、粉
体状熱可塑性樹脂の流動床中に配置されかつ周壁に吹出
部を有する中空ガイド・ロールまたは中空ガイド・バー
に接触させながら通過させかつ吹出部より空気を強化繊
維束に吹付けることにより、強化繊維束の開繊を促しか
つ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するものであ
るから、従来法に比して開繊がより確実に行なわれて粉
体状熱可塑性樹脂がフィラメント相互間に充分に侵入す
る。The method for producing a fiber composite sheet according to the present invention is
Pass a reinforcing fiber bundle consisting of a large number of continuous monofilaments in contact with a hollow guide roll or a hollow guide bar that has a blowout portion on the peripheral wall and is placed in a fluidized bed of powdered thermoplastic resin, and By blowing air onto the reinforced fiber bundle, it promotes the opening of the reinforced fiber bundle and attaches the powdery thermoplastic resin to each monofilament and captures them between the monofilaments, so compared with the conventional method. The fiber opening is performed more reliably, and the powdery thermoplastic resin sufficiently penetrates between the filaments.

【００１７】[0017]

【実施例】図１および図２には、この発明の実施に用い
られる繊維複合シートの製造装置が示されている。1 and 2 show an apparatus for producing a fiber composite sheet used for carrying out the present invention.

【００１８】以下の説明において、前とは図１の右方向
をいうものとする。In the following description, the term "front" means the rightward direction in FIG.

【００１９】図１および図２の装置は、流動床装置(1)
と、流動床装置(1) の後方に配置せられた複数の強化繊
維束巻き戻しロール(2) と、流動床装置(1) の槽の後壁
やや上方及び槽の前壁やや上方に配置せられたガイド・
バー(3) と、槽内の底近くの前後に配置せられた外径３
５mm、長さ６００mmの円形中空ガイド・バー(4) ２本
と、流動床装置(1) の前方に配置された上下一対の加熱
ロール(5) と、加熱ロール(5) の前方に配置された上下
一対の巻き取りロール(6) と、巻き取りロール(6) の前
方に配置せられた巻き取り機(7) とを備えており、中空
ガイド・バー(4)のガイド面には、そのほぼ全長にのび
た幅１５mmのスリット(8) が底にあけられている両端開
放溝(9) が設けられている。２本の中空ガイド・バー
(4) の一端には、上方から配管せられた空気供給管(10)
の分岐管(11)が接続せられている。なお、複数の強化繊
維束巻き戻しロール(2)は、便宜上上下に分けて図示し
たが、実際は横方向一列に並列状に存在する。The apparatus of FIGS. 1 and 2 comprises a fluidized bed apparatus (1)
And a plurality of reinforced fiber bundle rewinding rolls (2) arranged behind the fluidized bed apparatus (1), and slightly behind the tank of the fluidized bed apparatus (1) and slightly above the front wall of the tank. Guide given ・
Bar (3) and outer diameter 3 placed in the tank near the bottom and front and back
Two circular hollow guide bars (4) with a length of 5 mm and a length of 600 mm, a pair of upper and lower heating rolls (5) arranged in front of the fluidized bed apparatus (1) and in front of the heating rolls (5) A pair of upper and lower take-up rolls (6) and a winder (7) arranged in front of the take-up rolls (6), and the guide surface of the hollow guide bar (4) has There is a groove (9) open at both ends, which has a slit (8) with a width of 15 mm extending almost over its entire length. 2 hollow guide bars
At one end of (4), the air supply pipe (10) is piped from above.
The branch pipe (11) of is connected. Note that the plurality of reinforcing fiber bundle rewinding rolls (2) are illustrated as being divided into upper and lower parts for convenience, but in reality, they are present in parallel in one row in the lateral direction.

【００２０】つぎに、繊維複合シートの製造方法につい
て説明する。Next, a method for manufacturing the fiber composite sheet will be described.

【００２１】各巻き戻しロール(2) から多数の連続フィ
ラメントよりなる強化繊維束(F1)２０本を、巻き取りロ
ール(6) 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流動床（Ｒ）
中を２本の中空ガイド・バー(4) に接触させながら通過
させる。粉体状熱可塑性樹脂としては、粉体状塩化ビニ
ル樹脂（平均粒径２００μ）１００phr を安定剤２．０
phr 、滑剤１．０phrとともにスーパーミキサーで混合
して用い、強化繊維としては、ロービング状ガラス繊維
を用いた。Twenty reinforcing fiber bundles (F1) consisting of a large number of continuous filaments are unwound from each rewinding roll (2) by a winding roll (6) while preventing twisting, and a fluidized bed apparatus (1) Powdered thermoplastic resin fluidized bed (R)
Pass it through two hollow guide bars (4) in contact with each other. As the powdery thermoplastic resin, 100 phr of powdery vinyl chloride resin (average particle size 200 μ) is used as a stabilizer 2.0.
phr and a lubricant of 1.0 phr were mixed in a super mixer and used, and roving glass fiber was used as the reinforcing fiber.

【００２２】そして、流動床（Ｒ）通過中の強化繊維束
(F1)に対し、中空ガイド・バー(4)の吹出スリット(8)
より吹出した空気(A) を溝(9) 全体から吹付けことによ
り、強化繊維束(F1)の開繊を促しかつ粉体状熱可塑性樹
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する。開繊された樹脂付着繊維(F
2)の熱可塑性樹脂を１８０℃の加熱ロール(5) により加
熱溶融してシート化し、得られた繊維複合シート（Ｓ）
を巻き取りロール(6) により巻き取り機(7) に巻き取
る。And a reinforcing fiber bundle passing through the fluidized bed (R)
Hollow guide bar (4) outlet slit (8) against (F1)
By blowing out more air (A) from the entire groove (9), it promotes the opening of the reinforcing fiber bundle (F1) and attaches the powdery thermoplastic resin to each monofilament and captures it between the monofilaments. .. Opened resin-attached fiber (F
Fiber composite sheet (S) obtained by heating and melting the thermoplastic resin of 2) with a heating roll (5) at 180 ° C to form a sheet.
Take up on the winder (7) with the take-up roll (6).

【００２３】なお、加熱ロール(5) の挾圧力は１．０〜
１．５kg／cm、巻き取りロール(6)のそれは１．５kg／c
mとした。The sandwiching pressure of the heating roll (5) is 1.0 to
1.5kg / cm, that of the winding roll (6) is 1.5kg / c
It was m.

【００２４】図３には、ガラス繊維複合シート（Ｓ）の
横断面図が示されているが、同図において、(10)はガラ
ス繊維、(11)は塩化ビニル樹脂を示す。得られたガラス
繊維複合シート（Ｓ）の平均厚みは０．４mm、幅は４０
０mm、ガラス繊維含有率は４５容量％であった。FIG. 3 shows a cross-sectional view of the glass fiber composite sheet (S). In the figure, (10) indicates glass fiber and (11) indicates vinyl chloride resin. The obtained glass fiber composite sheet (S) has an average thickness of 0.4 mm and a width of 40.
The glass fiber content was 0 mm and the glass fiber content was 45% by volume.

【００２５】なお、溝(9) の底にスリットをあける代わ
りに、等間隔おきに多数の孔(12)があけられた中空ガイ
ド・バー(4) （図４参照）を用いてもよい。また、中空
ガイド・バー(4) の代わりに、全周壁に多数の吹出孔(1
3)があけられた中空ガイド・ロール(14)（図５参照）、
または周方向に所定の間隔をおいてほぼ全長にのびた所
要数のスリット(15)を有する中空ガイド・ロール(14)
（図６参照）を用いてもよい。Instead of forming slits in the bottom of the groove (9), a hollow guide bar (4) having a large number of holes (12) at equal intervals may be used (see FIG. 4). Also, instead of the hollow guide bar (4), a large number of blow holes (1
Hollow guide roll (14) with 3) opened (see Fig. 5),
Alternatively, a hollow guide roll (14) having a required number of slits (15) extending over almost the entire length at predetermined intervals in the circumferential direction.
(See FIG. 6) may be used.

【００２６】比較例 中空ガイド・バー(4) より空気(A) を吹出さないこと以
外は実施例と同様にして繊維複合シートを製造した。Comparative Example A fiber composite sheet was produced in the same manner as in Example except that the air (A) was not blown out from the hollow guide bar (4).

【００２７】実施例および比較例の繊維複合シートを以
下のように評価した。The fiber composite sheets of Examples and Comparative Examples were evaluated as follows.

【００２８】繊維分布測定 上記各繊維複合シートを幅方向に４０分割し、熱可塑性
樹脂をオーブンで焼き出して繊維含有量を測定し、ＣＶ
値（変動係数）を算出した。Fiber distribution measurement Each of the above fiber composite sheets was divided into 40 parts in the width direction, the thermoplastic resin was baked out in an oven, and the fiber content was measured.
The value (coefficient of variation) was calculated.

【００２９】肉厚分布測定 上記各繊維複合シートを幅方向に４０分割し、マイクロ
メーターを用いて肉厚を測定し、ＣＶ値を算出した。Measurement of wall thickness distribution Each of the above fiber composite sheets was divided into 40 in the width direction, the wall thickness was measured using a micrometer, and the CV value was calculated.

【００３０】 上記結果より明らかなように、この発明の方法で製造し
た繊維複合シートは、その肉厚分布および繊維分布にお
いて優れていた。[0030] As is clear from the above results, the fiber composite sheet produced by the method of the present invention was excellent in its wall thickness distribution and fiber distribution.

【００３１】[0031]

【発明の効果】この発明の繊維複合シートの製造方法に
よれば、通常肉厚の場合は勿論、薄肉であっても肉厚分
布および繊維分布が均一なシートを得ることができる。According to the method for producing a fiber composite sheet of the present invention, it is possible to obtain a sheet having a uniform thickness distribution and a uniform fiber distribution not only when the thickness is normal but also when the thickness is thin.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】この発明の実施に用いられる繊維複合シートの
製造装置の側面図であり、流動床装置は垂直断面で示さ
れている。1 is a side view of an apparatus for producing a fiber composite sheet used in the practice of the present invention, the fluidized bed apparatus is shown in a vertical cross section.

【図２】中空ガイド・バーの拡大斜視図である。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a hollow guide bar.

【図３】この発明の方法で得られた繊維複合シートの横
断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the fiber composite sheet obtained by the method of the present invention.

【図４】中空ガイド・バーの変形例を示す斜視図であ
る。FIG. 4 is a perspective view showing a modified example of a hollow guide bar.

【図５】この発明に用いられる中空ガイド・ロールの斜
視図である。FIG. 5 is a perspective view of a hollow guide roll used in the present invention.

【図６】中空ガイド・ロールの変形例を示す斜視図であ
る。FIG. 6 is a perspective view showing a modified example of a hollow guide roll.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

４ ： 中空ガイド・バー ８ ： 吹出スリット ９ ： 溝 10 ： 中空ガイド・ロール Ｒ ： 流動床 Ａ ： 空気 Ｆ１： 連続強化繊維束 Ｆ２： 開繊された樹脂付着繊維 Ｓ ： 繊維複合シート 4: Hollow guide bar 8: Blowing slit 9: Groove 10: Hollow guide / roll R: Fluidized bed A: Air F1: Continuous reinforced fiber bundle F2: Opened resin-attached fiber S: Fiber composite sheet

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 多数の連続モノフィラメントよりなる強
化繊維束を、粉体状熱可塑性樹脂の流動床中に配置され
かつ周壁に吹出部を有する中空ガイド・ロールまたは中
空ガイド・バーに接触させながら通過させかつ吹出部よ
り空気を強化繊維束に吹付けることにより、強化繊維束
の開繊を促しかつ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
捉する工程と、開繊された樹脂付着繊維の熱可塑性樹脂
を加熱溶融してシート化する工程とを含むことを特徴と
する繊維複合シートの製造方法。1. A reinforcing fiber bundle composed of a large number of continuous monofilaments is passed while being in contact with a hollow guide roll or a hollow guide bar which is disposed in a fluidized bed of a powdery thermoplastic resin and has a blowout portion on a peripheral wall. And blowing air from the blowing portion to the reinforcing fiber bundle to promote the opening of the reinforcing fiber bundle and to attach the powdery thermoplastic resin to each monofilament and capture them between the monofilaments. And a step of heating and melting the thermoplastic resin of the resin-adhered fiber to form a sheet, and a method for producing a fiber composite sheet.