JPH06278218A - 繊維複合シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】幅方向に肉厚が均一で、強度ばらつきのない繊
維複合シートの製造方法を提供する。 【構成】強化繊維束１２本を横一列に並べ、粉体樹脂を
充填した流動槽３内に導き、流動槽２内に設けられたバ
ー２２に押圧状態にして摺動して、強化繊維束Ｆ１をモ
ノフィラメント状に開繊する。開繊した強化繊維に粉体
樹脂を付着する。粉体樹脂が付着した強化繊維Ｆ２を、
バー３１に押圧力１ｋｇｆ／ｃｍ² の押圧状態にて摺動
し、上方の樹脂粉体溜まり３２から粉体樹脂を供給し、
その幅方向に均一な厚さ粉体樹脂を付着する。それらの
粉体樹脂が付着した強化繊維Ｆ３を、加熱ロール４に導
き、シート化し、冷却ロール５を経て、巻取機６にて巻
き取り、繊維複合シート７を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックやエンジ
ニアリングプラスチックの補強材料として用いられるプ
レプリグシートや、スタンパブルシート等の繊維複合シ
ートの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維強化熱可塑性樹脂シートの製
造方法としては、例えば、特公昭５２─３９８５号公報
に記載の如く、粉体状熱可塑性物質の床中を通過中に、
螺条を設けたバーを通すことによりロービングを複数の
フィラメントよりなる個々の束に分離し、粉体状熱可塑
性物質をロービング中に侵入させ、引き続きロービング
を熱可塑性物質の融点以上の温度まで加熱し、加熱ロー
ビングをダイを通してから冷却してシート化する方法
や、特公昭６３─６７４４６号公報に記載の如く、平行
且つ均一に緊張された複数の繊維を樹脂粒子の入った槽
を複数のローラを経て通過させる際に、繊維に樹脂粒子
を付着させ、過剰の付着樹脂を繊維に振動を与えること
により取り除いた後、加熱溶融してシート化する方法が
提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の場合に
は、粉体状熱可塑性物質をロービング中に侵入させた
後、加熱部に移送するまでの間に、粉体状熱可塑性物質
が落下し易く、又、ロービングのモノフイラメントより
なる個々の束に分離した幅がまちまちになり易く、幅方
向に肉厚が不揃いなシートしか得ることができないとい
う問題点がある。

【０００４】又、後者の場合には、過剰の付着樹脂を繊
維に振動を与えることにより取り除くことにより、又、
取り除いた後加熱溶融成形部に移送するまでの間に、粉
体熱可塑性樹脂が必要以上に落下して繊維の幅方向に付
着樹脂の不足する部分が発生し易く、幅方向に肉厚が均
一なシートを得ることが難しいという問題点がある。

【０００５】本発明は上記の如き従来の問題点を解消
し、幅方向に肉厚が均一で、強度ばらつきのない繊維複
合シートの製造方法を提供することを目的としてなされ
たものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明において、強化繊
維束（ロービング）としては、樹脂粉体の溶融温度にお
いて熱的に安定なものが好適に使用され、例えば、ガラ
ス繊維、カーボン繊維、セラミック繊維等の無機繊維、
ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の有機繊維等が挙
げられる。

【０００７】強化繊維のモノフィラメントの直径は、１
〜５０μｍが好ましく、２〜３０μｍが特に好ましい。
直径が１μｍ未満の場合には、加熱溶融工程までの引き
取りや振動で生じる張力に耐え得る強度が得られず、
又、得られる繊維複合シートの強度が充分でなく、逆
に、５０μｍを超える場合には、流動槽中で樹脂粉体を
付着させるのに充分な開繊状態とすることができず、付
着不足となり、繊維複合シートとして要求される強度を
得ることが難しくなる傾向がある。

【０００８】強化繊維束は、フィラメントの集合を通常
ポリ酢酸ビニル、デンプン、ポリエステル等の収束剤に
より結束して繊維束とされるが、強化繊維に樹脂粉体が
均一に含浸されるためには、モノフィラメント状への開
繊が容易である必要があり、収束剤は少量の方がよく、
その量は通常０．１〜５％が好ましい。

【０００９】本発明において、樹脂粉体としては、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹
脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン及び
スチレンと他の単量体との共重合体、ポリエーテルサル
フォン、ポリフェニレンサルファイド等のエンジニアリ
ングプラスチック、これらの熱可塑性樹脂の混合樹脂、
熱硬化性樹脂との混合樹脂からなる粉体が挙げられる。

【００１０】樹脂粉体の粒子径は、１０〜３００μｍが
好ましい。粒子径が、１０μｍ未満の場合には、流動槽
内で流動状態にすると粉体の飛散が激しくなって、流動
状態の調節が難しくなり、逆に、３００μｍを超える場
合には、フィラメントが粉体の粒子径以上に開繊しにく
くなり、又、流動床の流動状態も悪くなるため、フィラ
メント間への樹脂粉体の含浸が悪くなる傾向がある。

【００１１】強化繊維束を流動槽内でバーに押圧状態に
て摺動させる際、及び流動槽の外部にてバーに押圧状態
にて摺動させる際の強化繊維のバーに対する押圧力とし
ては、強化繊維のフィラメントの直径により最適値は異
なるが、０．１〜５ｋｇｆ／ｃｍが好ましい。押圧力が
０．１ｋｇｆ／ｃｍ未満の場合には、強化繊維束が開繊
しにくく、逆に、５ｋｇｆ／ｃｍを超える場合には、強
化繊維が加熱溶融工程までの引き取りや振動に耐えるこ
とができず破断するおそれがある。

【００１２】上記押圧力を付与するには強化繊維束にテ
ンションをかけるのが好ましく、一般に０．５〜３ｋｇ
ｆ／本のテンションをかければよい。

【００１３】樹脂粉体が付着した強化繊維を流動槽の外
部に設けられたバーに押圧状態にて摺動させつつ、強化
繊維に更に樹脂粉体を供給して付着させる方法として
は、例えば、バーの上方付近に樹脂粉体を充填したホッ
パー状の樹脂粉体溜まりを設け、その樹脂粉体溜まりの
下部に強化繊維の全幅にわたって開口する細長スリット
状の供給口を設け、その供給口から、バーに入る手前か
バー上の位置にて、走行する樹脂粉体を付着した強化繊
維上の全幅にわたって、樹脂粉体を落下させるように供
給してもよいし、又、上記の樹脂粉体溜まりから、フィ
ーダーにより、バーに入る手前かバー上の位置にて、走
行する樹脂粉体を付着した強化繊維上の全幅にわたっ
て、樹脂粉体を供給するようにしてもよい。

【００１４】フィラメントに付着した樹脂粉体を加熱溶
融する加熱装置としては、加熱ロール、熱風、遠赤外線
等の凡用加熱手段が使用できる。加熱温度は、樹脂粉体
の種類、加熱時間、繊維複合シートの用途等により適宜
選択される。

【００１５】加熱溶融した樹脂粉体が付着した強化繊維
をシート化する方法としては、加熱手段が加熱ロールの
場合には、樹脂粉体が付着した強化繊維を加熱ロールに
通すことによりシート化することができ、この場合に
は、連続製造することができるので便利であるが、加熱
手段が熱風、遠赤外等の場合には、カレンダー加工等に
よりシート化する方法等が適宜採用される。加熱溶融し
てシート化したものを冷却する方法としては、冷却ロー
ル、ブロア等が使用できる。

【００１６】以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の繊維複合シートの製造方法の例の工程
を説明する側面図である。

【００１７】まず、最初の工程において、ボビン１１よ
り繰り出した多数の連続モノフィラメントよりなる強化
繊維束Ｆ１を流動槽２に導く。流動槽２には、容器２１
の底部に、多数の通気孔が設けられており、気体供給路
から送られた空気や窒素ガス等の気体Ｇが通気孔を通っ
て容器２１内に供給されるようになっている。容器２１
内に充填された樹脂粉体は、その気体Ｇの噴出によって
流動化した状態となり、流動床Ｒが形成されている。

【００１８】容器２１の内部には強化繊維束Ｆ１を押圧
状態にて摺動させるバー２２、２２が設けられている。
又、容器２１の側壁部上部付近の入口側及び出口側に、
それぞれ、強化繊維束Ｆ１を案内するための案内バー２
３、２３′が設けられている。

【００１９】強化繊維束Ｆ１を、流動槽２内にて、流動
槽２内に設置されたバー２２、２２に押圧状態にして摺
動させて、強化繊維束Ｆ１をモノフィラメント状に開繊
させるとともに、開繊した強化繊維に樹脂粉体を付着さ
せる。

【００２０】強化繊維束Ｆ１を流動槽２内のバー２２、
２２に押圧状態にて摺動させる際の強化繊維束Ｆ１のバ
ーに対する押圧力は、巻取機６による引っ張り力、バー
２２、２２、案内バー２３、２３′等と強化繊維束との
摩擦力、強化繊維束の各バーに対する角度、ボビン１１
のブレーキ等の諸因子により異なるが、その押圧力の調
節はそれらの諸因子を調整することにより行う。

【００２１】尚、流動槽２内にて、強化繊維束Ｆ１の開
繊を促進させるために、流動槽２中又は流動槽２に入る
手前で強化繊維束Ｆ１に振動を与えたり、流動槽２に入
る手前で強化繊維束Ｆ１にエアーを吹き付ける等の補助
手段を講じても構わない。

【００２２】次の工程において、その樹脂粉体が付着し
た強化繊維Ｆ２を、流動槽２の外部に設けられたバー３
１、３１、３１に導く。バー３１は、強化繊維Ｆ２の全
幅にわたって固定状態にて複数箇所設けられている。

【００２３】それぞれのバー３１の上方付近に、流動槽
２中に充填したのと同種の樹脂粉体を充填した樹脂粉体
溜まり３２が設けられ、その樹脂粉体溜まり３２の下部
に強化繊維の全幅にわたって開口する細長スリット状の
供給口３２１が設けられている。

【００２４】そして、樹脂粉体が付着した強化繊維Ｆ２
をバー３１、３１、３１に押圧状態にて摺動させつつ、
バー３１、３１、３１に入る手前又はバー３１、３１、
３１上の位置にて、走行する樹脂粉体を付着した強化繊
維Ｆ２上の全幅にわたって、樹脂粉体を落下させる。

【００２５】この際、強化繊維Ｆ２をバー３１、３１、
３１に押圧状態にて摺動させることにより、流動槽２内
で付着した樹脂粉体及び樹脂粉体溜まり３２、３２、３
２から供給される樹脂粉体を、強化繊維のフィラメント
間に擦り込み、強化繊維の幅方向に均一な厚さになるよ
うに樹脂粉体を付着させることができる。

【００２６】尚、流動槽２の容器２１の側壁部上部の出
口側付近の案内バー２３′の上方に樹脂粉体溜まりを設
けてもよい。又、樹脂粉体溜まり３２が設けられたバー
３１は、樹脂粉体が付着した強化繊維Ｆ２の進行方向に
全幅にわたって複数個設けられているのが好ましいが、
１箇所だけ設けられていても構わない。

【００２７】又、樹脂粉体が付着した強化繊維Ｆ２をバ
ー３１、３１、３１に押圧状態にて摺動させる際の強化
繊維Ｆ２のバー３１、３１、３１に対する押圧力は、強
化繊維束Ｆ１のバー２２、２２に対するのと同様の諸因
子により決まるので、その押圧力の調節はそれらの諸因
子を調整することにより行う。

【００２８】次の工程にて、樹脂粉体が幅方向に均一な
厚さになるように付着した強化繊維Ｆ３を加熱ロール
４、４に導き、シート化する。このシートを冷却ロール
５、５、５を経て、巻取機６にて巻き取り、図２に示す
如く、樹脂層７１中に強化繊維７２が均一に分散埋設さ
れ、幅方向に均一な厚さを有する繊維複合シート７を得
る。

【００２９】

【作用】本発明の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、樹脂粉体
が充填された流動槽内にて、流動槽内に設けられたバー
に押圧状態にて摺動させて、繊維束をモノフィラメント
状に開繊させるとともに、開繊した強化繊維に樹脂粉体
を付着させる工程と、その樹脂粉体が付着した強化繊維
を流動槽の外部に設けられたバーに押圧状態にて摺動さ
せつつ、強化繊維に更に樹脂粉体を供給して付着させる
工程と、それらの樹脂粉体が付着した強化繊維を加熱装
置に導いてシート化する工程からなることにより、強化
繊維の幅方向に均一な厚さになるように樹脂粉体を付着
させることができ、これらの樹脂粉体が付着した強化繊
維を加熱装置に導いてシート化することにより、幅方向
に肉厚が均一で、強度にばらつきのない繊維複合シート
を得ることができる。

【００３０】

【実施例】実施例１ 図１を参照して説明した工程により、図２に示す如き幅
４００ｍｍの繊維複合シート７の製造を行った。強化繊
維束として、ガラスロービング（日東紡社製、商品名
「＃４４００」、繊維直径２３μｍ、モノフィラメント
４０００本の束）１２本を用いた。樹脂粉体としては、
塩化ビニル樹脂粉体（信越化学社製、商品名「ＭＡ８０
０Ｓ」、平均粒径１５０μｍ）１００重量部に、ジブチ
ル錫ジマレエート１．５重量部と、ポリエチレンワック
ス０．５重量部を添加し、スーパーミキサーにて混合し
たものを用いた。

【００３１】強化繊維束１２本を横一列に並べ、樹脂粉
体を充填した流動槽２内に導き、流動槽２内に設けられ
たバー２２、２２に押圧力１ｋｇｆ／ｃｍの押圧状態に
して摺動させて、強化繊維束Ｆ１をモノフィラメント状
に開繊させるとともに、開繊した強化繊維に樹脂粉体を
付着させた。

【００３２】次に、樹脂粉体が付着した強化繊維Ｆ２
を、３段に設けられたバー３１、３１、３１に押圧力１
ｋｇｆ／ｃｍの押圧状態にて摺動させつつ、その上方付
近に設けられた樹脂粉体溜まり３２から樹脂粉体を落下
させるようにして供給し、その幅方向に均一な厚さにな
るように樹脂粉体を付着させた。

【００３３】樹脂粉体が幅方向に均一な厚さに付着した
強化繊維Ｆ３を、２００℃に加熱した加熱ロール４に導
き、シート化し、冷却ロール５を経て、巻取機６にて
２．０ｍ／ｍｉｎの速度にて巻き取り、平均肉厚０．４
５ｍｍの繊維複合シート７を得た。

【００３４】得られた繊維複合シートから、幅方向に４
０分割し、マイクロメーターを用いて肉厚を測定し、肉
厚ＣＶ値を算出した。又、幅方向に４０分割したものを
長さ５０ｍｍに切断して、サンプルを作製し、このサン
プルを電気炉にて樹脂分を燃焼分離し、ガラスのみの重
量を測定し、繊維重量ＣＶ値を算出し評価した。その結
果、肉厚ＣＶ値は５．６％、繊維重量ＣＶ値は６．２％
であった。

【００３５】実施例２ 樹脂粉体としては、ポリプロピレン粉体（平均粒径５０
μｍに粉砕したもの）を用いたこと以外は、実施例１と
同様にして、実施例１と同様の繊維複合シート７を得
た。得られた繊維複合シートについて、実施例１と同様
にして、肉厚ＣＶ値及び繊維重量ＣＶ値を評価した。そ
の結果、肉厚ＣＶ値は７．８％、繊維重量ＣＶ値は８．
４％であった。

【００３６】比較例１ バー３１に押圧状態にて摺動させる際に、樹脂粉体溜ま
り３２から樹脂粉体を供給しなかったこと以外は実施例
１と同様にして、実施例１と同様の繊維複合シートを得
た。得られた繊維複合シートについて、肉厚ＣＶ値及び
繊維重量ＣＶ値を評価した。その結果、肉厚ＣＶ値は
９．２％、繊維重量ＣＶ値は１０．３％であった。

【００３７】比較例２ バー３１に押圧状態にて摺動させる際に、樹脂粉体溜ま
り３２から樹脂粉体を供給しなかったこと以外は実施例
２と同様にして、実施例１と同様の繊維複合シートを得
た。得られた繊維複合シートについて、肉厚ＣＶ値及び
繊維重量ＣＶ値を評価した。その結果、肉厚ＣＶ値は１
０．５％、繊維重量ＣＶ値は１１．８％であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明の繊維複合シートの製造方法は、
上記の如き構成とされているので、強化繊維の幅方向に
均一な厚さになるように樹脂粉体を付着させることがで
き、これを強化繊維を加熱装置に導いてシート化するこ
とにより、幅方向に肉厚が均一で、強度にばらつきのな
い繊維複合シートを得ることができる。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維複合シートの製造方法の一例の工
程を説明する側面図である。

【図２】本発明により得られた繊維複合シートの一例を
示す断面図である。

【符号の説明】

Ｆ１ 強化繊維束 ２ 流動槽 ４ 加熱ロール ５ 冷却ロール ６ 巻取装置 ７ 繊維複合シート １１ ボビン ２２、３１ バー ３２ 樹脂粉体溜まり

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【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、樹脂粉体が充填された流動槽内にて、流動
   槽内に設けられたバーに押圧状態にて摺動させて、繊維
   束をモノフィラメント状に開繊させるとともに、開繊し
   た強化繊維に樹脂粉体を付着させる工程と、その樹脂粉
   体が付着した強化繊維を流動槽の外部に設けられたバー
   に押圧状態にて摺動させつつ、強化繊維に更に樹脂粉体
   を供給して付着させる工程と、それらの樹脂粉体が付着
   した強化繊維を加熱装置に導いてシート化する工程から
   なることを特徴とする繊維複合シートの製造方法。