JPH031907A - 繊維強化複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維強化複合材料の製造方法Info
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- JPH031907A JPH031907A JP13599889A JP13599889A JPH031907A JP H031907 A JPH031907 A JP H031907A JP 13599889 A JP13599889 A JP 13599889A JP 13599889 A JP13599889 A JP 13599889A JP H031907 A JPH031907 A JP H031907A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/12—Making granules characterised by structure or composition
- B29B9/14—Making granules characterised by structure or composition fibre-reinforced
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
cM業上の利用分野]
本発明は、連続した補強繊維ロービングを溶融した熱可
塑性樹脂中に均一に分散、複合化することにより1機械
的性質の優れたストランド状、またはペレット状の繊維
強化複合材料を製造する方法に関するものである。
塑性樹脂中に均一に分散、複合化することにより1機械
的性質の優れたストランド状、またはペレット状の繊維
強化複合材料を製造する方法に関するものである。
[従来の技v#]
熱可塑性樹脂は、成形性の自由度が大きく、比重が小さ
い等の特性を生かして多くの分野で利用されている。し
かし、金属と比べ強度的に劣っている。
い等の特性を生かして多くの分野で利用されている。し
かし、金属と比べ強度的に劣っている。
このため強度の向上を目的として、ガラス繊維等の補強
繊維をマトリックス樹脂中に規則的にまたは不規則的に
充填した繊維強化複合材料が開発され多岐にわたって用
いられている。
繊維をマトリックス樹脂中に規則的にまたは不規則的に
充填した繊維強化複合材料が開発され多岐にわたって用
いられている。
熱可塑性樹脂中に補強繊維を充填し優れた機械的性質と
外観特性を得るためには、充填された補強繊維がある程
度の長さを有し、成形品中に均一に分散していることが
必要である。
外観特性を得るためには、充填された補強繊維がある程
度の長さを有し、成形品中に均一に分散していることが
必要である。
3〜10m閣長に切断された補強繊維ロービングと熱可
塑性樹脂を、押出し機で混練してペレットを製造し、そ
のペレットを原料として射出成形または押出し成形で繊
維強化複合材料の成形品を得る方法は製造が容易で、比
較的繊維の分散も均一にし易い、しかし、ペレット製造
時に押出し機のスクリュ混線効果により補強繊維の破損
が発生し、成形性の自由度とその成形品の外観特性は優
れているが1機械的性質特に耐tr撃性の向上はあまり
期待できない。
塑性樹脂を、押出し機で混練してペレットを製造し、そ
のペレットを原料として射出成形または押出し成形で繊
維強化複合材料の成形品を得る方法は製造が容易で、比
較的繊維の分散も均一にし易い、しかし、ペレット製造
時に押出し機のスクリュ混線効果により補強繊維の破損
が発生し、成形性の自由度とその成形品の外観特性は優
れているが1機械的性質特に耐tr撃性の向上はあまり
期待できない。
補強繊維の破損を抑え機械的性質の向上を目的として開
発されたシート状繊維強化複合材料(例えばスタンパブ
ルシート)は、チョプドストランドマット等のマット状
補強繊維を熱可塑性樹脂中に充填したものである。しか
しこの材料は、スタンピング成形によりその成形品を得
るため、マトリックスとして用いられる熱可塑性樹脂特
有の成形性の自由度の低下や、補強繊維の均一な分散が
実施されていないために繊維束が成形品の表面に浮き出
るといった外観特性の低下を引き起す。
発されたシート状繊維強化複合材料(例えばスタンパブ
ルシート)は、チョプドストランドマット等のマット状
補強繊維を熱可塑性樹脂中に充填したものである。しか
しこの材料は、スタンピング成形によりその成形品を得
るため、マトリックスとして用いられる熱可塑性樹脂特
有の成形性の自由度の低下や、補強繊維の均一な分散が
実施されていないために繊維束が成形品の表面に浮き出
るといった外観特性の低下を引き起す。
マトリックス樹脂の成形性の自由度を損なわず、さらに
成形品の優れた機械的性質を付与することを目的とした
繊維強化複合材料の開発には、被覆電線の製造のような
連続繊維被覆方式が採用されている。これは、連続した
補強繊維ロービングを押出し機のダイ部に導入し、溶融
樹脂で被覆してノズルから引き抜くことによりストラン
ド状の繊維強化複合材料を製造し、冷却後任意の長さに
切断して射出成形または押出し成形用の原料ペレットを
得るものである。
成形品の優れた機械的性質を付与することを目的とした
繊維強化複合材料の開発には、被覆電線の製造のような
連続繊維被覆方式が採用されている。これは、連続した
補強繊維ロービングを押出し機のダイ部に導入し、溶融
樹脂で被覆してノズルから引き抜くことによりストラン
ド状の繊維強化複合材料を製造し、冷却後任意の長さに
切断して射出成形または押出し成形用の原料ペレットを
得るものである。
この方法では、補強繊維ロービング中にマトリックス樹
脂が浸入せず第2図(A)に示したように補強繊維ロー
ビングが樹脂中に集束された状態で充填されているもの
や、補強繊維ロービングのダイ中への導入、被覆方式を
制御することにより、第2図(B)に示したように複数
のロービングが互いに接触することなく樹脂中に充填さ
れたストランド状複合材料が得られる。これらのストラ
ンドは、個々の補強繊維と樹脂との密着性が不足してい
るため切断時に補強繊維が引き抜けたり、ペレットの被
覆樹脂の割れが発生するといった欠点を有し、充填でき
る繊維含有量も制限される。このようなペレットは、成
形加工時において微細な繊維が空気中へ飛散し作業環境
の悪化を引き起したり、成形機中においてペレット移動
の円滑性を妨げたり、またペレット接触部のシリンダー
、スクリュ等の著しい摩耗を引き起こすなどハンドリン
グ性の低下の原因となる。そしてその成形品は、補強繊
維の分散が不均一になり期待される強度も十分得られず
、補強繊維束が表面に浮き出ることによる外観特性の低
下も見られる。
脂が浸入せず第2図(A)に示したように補強繊維ロー
ビングが樹脂中に集束された状態で充填されているもの
や、補強繊維ロービングのダイ中への導入、被覆方式を
制御することにより、第2図(B)に示したように複数
のロービングが互いに接触することなく樹脂中に充填さ
れたストランド状複合材料が得られる。これらのストラ
ンドは、個々の補強繊維と樹脂との密着性が不足してい
るため切断時に補強繊維が引き抜けたり、ペレットの被
覆樹脂の割れが発生するといった欠点を有し、充填でき
る繊維含有量も制限される。このようなペレットは、成
形加工時において微細な繊維が空気中へ飛散し作業環境
の悪化を引き起したり、成形機中においてペレット移動
の円滑性を妨げたり、またペレット接触部のシリンダー
、スクリュ等の著しい摩耗を引き起こすなどハンドリン
グ性の低下の原因となる。そしてその成形品は、補強繊
維の分散が不均一になり期待される強度も十分得られず
、補強繊維束が表面に浮き出ることによる外観特性の低
下も見られる。
さらに、補強繊維ロービング中への樹脂含浸を向上する
ために、上記の方法で得られたストランド状の繊維強化
複合材料をその樹脂が可塑性を有している内に、ロール
で偏平状に押し潰し、冷却後ペレット化する方法が提案
されている(特開昭59−128704号公報)、シか
し、この方法でもロール抑圧により樹脂含浸を行なう際
、多くの樹脂を必要とし繊維含有量が制限され、ペレッ
ト形状が偏平なためそれを用いて成形する際に、ペレッ
トの移動の円滑性を妨げるというハンドリング性の低下
を引き起こす。
ために、上記の方法で得られたストランド状の繊維強化
複合材料をその樹脂が可塑性を有している内に、ロール
で偏平状に押し潰し、冷却後ペレット化する方法が提案
されている(特開昭59−128704号公報)、シか
し、この方法でもロール抑圧により樹脂含浸を行なう際
、多くの樹脂を必要とし繊維含有量が制限され、ペレッ
ト形状が偏平なためそれを用いて成形する際に、ペレッ
トの移動の円滑性を妨げるというハンドリング性の低下
を引き起こす。
[発明が解決しようとする課題]
本発明は、前記従来技術の問題点を解決することを目的
とするもので1機械的性質の優れたストランド状の繊維
強化複合材料と、さらにこれを切断したペレット状の繊
維強化複合材料を成形材料として用いて射出成形または
押出し成形により得られた成形品の機械的性質、外観特
性の向上を導くために、連続繊維被覆方式において補強
繊維ロービング中への機械的な樹脂含浸の促進を行ない
、補強繊維がマトリックス樹脂中でモノフィラメントあ
るいはそれに近い状態で均一に分散し、良好な補強繊維
と樹脂の密着性を示す繊維強化複合材料の製造方法を提
供しようとするものである。
とするもので1機械的性質の優れたストランド状の繊維
強化複合材料と、さらにこれを切断したペレット状の繊
維強化複合材料を成形材料として用いて射出成形または
押出し成形により得られた成形品の機械的性質、外観特
性の向上を導くために、連続繊維被覆方式において補強
繊維ロービング中への機械的な樹脂含浸の促進を行ない
、補強繊維がマトリックス樹脂中でモノフィラメントあ
るいはそれに近い状態で均一に分散し、良好な補強繊維
と樹脂の密着性を示す繊維強化複合材料の製造方法を提
供しようとするものである。
[課題を解決するための手段]
本発明者らは、繊維強化複合材料の製造方法において連
続した補強繊維ロービングを熱可塑性樹脂で被覆する際
、に、機械的な樹脂含浸の促進を行なうことにより、得
られるストランド状繊維強化複合材料は、補強繊維が均
一に分散し樹脂との密着性も改善されるため強度が向上
し、そしてその繊維強化複合材料を任意の長さに切断し
てペレットとする場合、補強繊維の引き抜けやペレット
被覆樹脂の割れが発生せずハンドリング性が向上し。
続した補強繊維ロービングを熱可塑性樹脂で被覆する際
、に、機械的な樹脂含浸の促進を行なうことにより、得
られるストランド状繊維強化複合材料は、補強繊維が均
一に分散し樹脂との密着性も改善されるため強度が向上
し、そしてその繊維強化複合材料を任意の長さに切断し
てペレットとする場合、補強繊維の引き抜けやペレット
被覆樹脂の割れが発生せずハンドリング性が向上し。
さらにこれを原料として射出成形または押出し成形によ
って得られた成形品が優れた機械的性質と外観特性を示
すことを見い出し、これをもとに本発明を完成した。
って得られた成形品が優れた機械的性質と外観特性を示
すことを見い出し、これをもとに本発明を完成した。
すなわち、本発明はロールを設置したダイボックス中に
溶融した熱可塑性樹脂を供給し、さらに連続した補強繊
維ロービングを溶融した樹脂中に導入し、溶融した樹脂
中でロービングがロール面上を接触するように通過させ
ロービング中への樹脂含浸を機械的に促進させた後、ロ
ービングの過剰量の樹脂を絞り込みながら引抜いてスト
ランド状とすることを特徴とする繊維強化複合材料の製
造方法、およびこのストランド状の繊維強化複合材料を
任意の長さに切断しペレット状にする繊維強化複合材料
の製造方法である。
溶融した熱可塑性樹脂を供給し、さらに連続した補強繊
維ロービングを溶融した樹脂中に導入し、溶融した樹脂
中でロービングがロール面上を接触するように通過させ
ロービング中への樹脂含浸を機械的に促進させた後、ロ
ービングの過剰量の樹脂を絞り込みながら引抜いてスト
ランド状とすることを特徴とする繊維強化複合材料の製
造方法、およびこのストランド状の繊維強化複合材料を
任意の長さに切断しペレット状にする繊維強化複合材料
の製造方法である。
以下、本発明の内容を詳しく説明する。
本発明で用いられる補強Mllll−ビングとしては、
ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系などの
炭素ta維、ガラス繊維、アスベスト繊維、ポリエステ
ル繊維、ポリアミド繊維等の合成繊維、ステンレス鋼繊
維、銅繊維、ニッケル繊維。
ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、ピッチ系などの
炭素ta維、ガラス繊維、アスベスト繊維、ポリエステ
ル繊維、ポリアミド繊維等の合成繊維、ステンレス鋼繊
維、銅繊維、ニッケル繊維。
アモルファス合金繊維などの無機系、有機系、金属系の
種々の繊維の一種または二種以上の組合せが挙げられる
。また、各々の繊維と樹脂の組合せにおいて、繊維にサ
イジング処理あるいはカップリング剤の適用など、適宜
表面処理を施すことができる。
種々の繊維の一種または二種以上の組合せが挙げられる
。また、各々の繊維と樹脂の組合せにおいて、繊維にサ
イジング処理あるいはカップリング剤の適用など、適宜
表面処理を施すことができる。
被覆に用いる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、
ポリオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート。
リプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、
ポリオキシメチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート。
ポリアミド、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイ
ド等の合成樹脂およびそれらの混合物または共重合体が
挙げられる。さらに、これらの熱可塑性樹脂には、その
特性を改善するために種々の添加剤jullえば耐熱剤
、耐候剤、酸化防止剤、紫外線劣化防止剤、帯電防止剤
、滑剤、離型剤、染料、顔料などの着色剤、結晶化促進
剤、難燃防止剤等や、第三成分として炭酸カルシウム等
の無機系、有機系、金属系の粉末も添加することができ
る。
ド等の合成樹脂およびそれらの混合物または共重合体が
挙げられる。さらに、これらの熱可塑性樹脂には、その
特性を改善するために種々の添加剤jullえば耐熱剤
、耐候剤、酸化防止剤、紫外線劣化防止剤、帯電防止剤
、滑剤、離型剤、染料、顔料などの着色剤、結晶化促進
剤、難燃防止剤等や、第三成分として炭酸カルシウム等
の無機系、有機系、金属系の粉末も添加することができ
る。
次に図面に従って1本発明を説明する。
第1図は1本発明の繊維強化複合材料の製造に用いられ
る熱可塑性樹脂プルトルージョン装置の一例を示したも
のである。
る熱可塑性樹脂プルトルージョン装置の一例を示したも
のである。
押出し機1で溶融可塑化された熱可塑性樹脂を。
溶融樹脂供給口3を通してダイボックス2中へ供給し、
一方複数の連続補強繊維ロービング4を、ロービング導
入口5からダイボックスZ内の溶融した樹脂中に導入す
る。補強繊維ロービング4を、溶融した樹脂で満たされ
ているダイボックス2中のフリーロール6面上を接触す
るように通過させロービング中への機械的な樹脂含浸を
効果的に実施し、ダイボックス2先端のノズル7でロー
ビングの過剰量の樹脂を絞り込みながら連続的に引抜く
ことにより、補強繊維がマトリックス樹脂中で連続であ
り、モノフィラメントあるいはそれに近い状態で均一に
分散しているストランド状の繊維強化複合材料8が得ら
れる。
一方複数の連続補強繊維ロービング4を、ロービング導
入口5からダイボックスZ内の溶融した樹脂中に導入す
る。補強繊維ロービング4を、溶融した樹脂で満たされ
ているダイボックス2中のフリーロール6面上を接触す
るように通過させロービング中への機械的な樹脂含浸を
効果的に実施し、ダイボックス2先端のノズル7でロー
ビングの過剰量の樹脂を絞り込みながら連続的に引抜く
ことにより、補強繊維がマトリックス樹脂中で連続であ
り、モノフィラメントあるいはそれに近い状態で均一に
分散しているストランド状の繊維強化複合材料8が得ら
れる。
第1図では、このストランド状繊維強化複合材料8をペ
ルタイザ−9で連続的に引抜きながら冷却後任意の長さ
に切断し、切断長に等しい補強繊維が樹脂中にモノフィ
ラメントあるいはそれに近い状態で均一に分散している
ペレット状の繊維強化複合材料10の製造装置を示して
いる。
ルタイザ−9で連続的に引抜きながら冷却後任意の長さ
に切断し、切断長に等しい補強繊維が樹脂中にモノフィ
ラメントあるいはそれに近い状態で均一に分散している
ペレット状の繊維強化複合材料10の製造装置を示して
いる。
本発明は、熱可塑性樹脂プルトルージョン技術の改良を
図ることにより、連続した補強繊維ロービング中への熱
可塑性樹脂の含浸を機械的に促進させることを可能にし
た。このプルトルージョン装置は、非常に簡便なもので
一例を第1図に示したが、溶融した樹脂で満たされたダ
イボックス2中のフリーロール6面上を補強繊維ロービ
ング4が通過する際に、樹脂含浸を実施するものである
。
図ることにより、連続した補強繊維ロービング中への熱
可塑性樹脂の含浸を機械的に促進させることを可能にし
た。このプルトルージョン装置は、非常に簡便なもので
一例を第1図に示したが、溶融した樹脂で満たされたダ
イボックス2中のフリーロール6面上を補強繊維ロービ
ング4が通過する際に、樹脂含浸を実施するものである
。
ロールの周囲には高粘度の溶融した熱可塑性樹脂が存在
する九めに、ストランド状繊維強化複合材料8をノズル
7から引抜く時、大きな張力を必要とする。ストランド
を矢印11方向に引抜く時、ロールは矢印12方向に回
転する。そして、溶融樹脂は矢印13方向に補強繊維ロ
ービング中を通過し、樹脂含浸が効果的に実施される。
する九めに、ストランド状繊維強化複合材料8をノズル
7から引抜く時、大きな張力を必要とする。ストランド
を矢印11方向に引抜く時、ロールは矢印12方向に回
転する。そして、溶融樹脂は矢印13方向に補強繊維ロ
ービング中を通過し、樹脂含浸が効果的に実施される。
本発明の製造方法では、第2図(C)に示したようにマ
トリックス樹脂中に補強繊維がモノフィラメントあるい
はそれに近い状態で均一に分散し、補強繊維と樹脂間の
密着性が良好なストランド状の繊維強化複合材料が得ら
れる。このため、このストランド状の繊維強化複合材料
は引張強度が著しく上昇し、例えば鉄筋代替としてのセ
メント補強材として用いても優れた性質を示す。
トリックス樹脂中に補強繊維がモノフィラメントあるい
はそれに近い状態で均一に分散し、補強繊維と樹脂間の
密着性が良好なストランド状の繊維強化複合材料が得ら
れる。このため、このストランド状の繊維強化複合材料
は引張強度が著しく上昇し、例えば鉄筋代替としてのセ
メント補強材として用いても優れた性質を示す。
このストランド状の繊維強化複合材料を揃えてダイボッ
クスからシート状に引き抜いたり、可塑性を有している
状態で任意形状のドラム、マンドレルに巻き付けること
により熱可塑性プリプレグを製造することができ、ある
いはフィラメントワインディング法による成形品の製造
も可能である。
クスからシート状に引き抜いたり、可塑性を有している
状態で任意形状のドラム、マンドレルに巻き付けること
により熱可塑性プリプレグを製造することができ、ある
いはフィラメントワインディング法による成形品の製造
も可能である。
本発明で得られた第2図(C)のストランドは切断性も
良好で、第2図(A)、(B)よりも高い充填率でハン
ドリング性の良い原料ペレットを得ることができる。そ
して、その成形品も繊維長の長い補強繊維が均一に分散
しているため1機械的性質も十分向上し、外観特性の低
下も抑えることができた。
良好で、第2図(A)、(B)よりも高い充填率でハン
ドリング性の良い原料ペレットを得ることができる。そ
して、その成形品も繊維長の長い補強繊維が均一に分散
しているため1機械的性質も十分向上し、外観特性の低
下も抑えることができた。
本発明による繊維強化複合材料の製造方法は、溶融した
熱可塑性樹脂で満たされたダイボックス中のロール面上
を補強繊維ロービングが通過する際に、ロービング中へ
の樹脂含浸を機械的に促進させる工程と、それに引き続
いて樹脂が可塑性を有している状態で目的に応じたノズ
ルから引き抜くことにより断面形状と繊維含有量を任意
にコントロールする工程からストランド状の繊維強化複
合材料を得、あるいはこのストランド状の繊維強化複合
材料を任意の長さに切断することによりベレット状の繊
維強化複合材料を得るものである。
熱可塑性樹脂で満たされたダイボックス中のロール面上
を補強繊維ロービングが通過する際に、ロービング中へ
の樹脂含浸を機械的に促進させる工程と、それに引き続
いて樹脂が可塑性を有している状態で目的に応じたノズ
ルから引き抜くことにより断面形状と繊維含有量を任意
にコントロールする工程からストランド状の繊維強化複
合材料を得、あるいはこのストランド状の繊維強化複合
材料を任意の長さに切断することによりベレット状の繊
維強化複合材料を得るものである。
先に説明した第1図の製造装置あるいは製造工程は、そ
れを実現するための一例に過ぎず、本発明を実施するた
めには各種の組合せが考えられる。
れを実現するための一例に過ぎず、本発明を実施するた
めには各種の組合せが考えられる。
例えば、押出し機1は溶融可塑化した熱可塑性樹脂を連
続的に供給できる装置であればよいので、調製されたベ
レットを単に溶融可塑化する押出し機あるいは複数種類
の樹脂および各種添加剤、充填剤等を混練する機能を持
った装置でもよい。さらに高分子重合設備の出側に直接
設置してもよい。
続的に供給できる装置であればよいので、調製されたベ
レットを単に溶融可塑化する押出し機あるいは複数種類
の樹脂および各種添加剤、充填剤等を混練する機能を持
った装置でもよい。さらに高分子重合設備の出側に直接
設置してもよい。
第1図では、閉じたダイボックスを用いた繊維強化複合
材料の製造方法の一例を示したが、これは必ずしも閉じ
た系で行なう必要はなくロール、ノズルを分離して配置
することも考えられる。しかし、マトリックス樹脂の酸
化防止とノズルで除去される過剰量の樹脂の歩留り向上
の点からは、第1図に示したダイボックス方式が望まし
く、さらに必要に応じてダイボックス内に不活性ガスを
導入することも可能である。第1図では、フリーロール
を用いて樹脂含浸の促進を行なう方式を説明したが、ロ
ールの回転スピードとストランドの引き抜きスピードを
制御することにより駆動ロールを設置することもできる
。ロールの材質は、熱可塑性樹脂の溶融温度で耐久性を
有するものであれば特に限定されないが、金属あるいは
その表面にクロムメツキ等の硬質メツキを施したものが
好ましい。ノズルは、ストランドの断面形状と、ロービ
ング中に含浸された過剰量の樹脂を可塑性を有している
状態で絞り込むことにより繊維含有量をコントロールす
るために用いる。その形状は、用途により円形の他、楕
円、多角形あるいは任意の形状に設定することができる
。
材料の製造方法の一例を示したが、これは必ずしも閉じ
た系で行なう必要はなくロール、ノズルを分離して配置
することも考えられる。しかし、マトリックス樹脂の酸
化防止とノズルで除去される過剰量の樹脂の歩留り向上
の点からは、第1図に示したダイボックス方式が望まし
く、さらに必要に応じてダイボックス内に不活性ガスを
導入することも可能である。第1図では、フリーロール
を用いて樹脂含浸の促進を行なう方式を説明したが、ロ
ールの回転スピードとストランドの引き抜きスピードを
制御することにより駆動ロールを設置することもできる
。ロールの材質は、熱可塑性樹脂の溶融温度で耐久性を
有するものであれば特に限定されないが、金属あるいは
その表面にクロムメツキ等の硬質メツキを施したものが
好ましい。ノズルは、ストランドの断面形状と、ロービ
ング中に含浸された過剰量の樹脂を可塑性を有している
状態で絞り込むことにより繊維含有量をコントロールす
るために用いる。その形状は、用途により円形の他、楕
円、多角形あるいは任意の形状に設定することができる
。
ノズルから引き抜かれたストランドの冷却は。
使用する樹脂や目的とする断面形状により適宜行なう。
冷却には圧縮空気を用いる他窒素等の気体を用いること
もでき、水などの液体を用いてスプレー、浸漬による冷
却を施したり、あるいは間接的に冷却ジャケット、冷却
ロールなどで冷却することもできる。
もでき、水などの液体を用いてスプレー、浸漬による冷
却を施したり、あるいは間接的に冷却ジャケット、冷却
ロールなどで冷却することもできる。
[実施例]
実施例1
第1図の繊維強化複合材料製造装置を用いて、Tax番
手(g/km) 1280のガラス繊維ロービング(直
径約13μ禦φの繊維が3000本程度に集束されてい
る。
手(g/km) 1280のガラス繊維ロービング(直
径約13μ禦φの繊維が3000本程度に集束されてい
る。
)2本を張力150kgf一定に調節しながら、ステン
レス鋼SO3304製ロールを3個を設けたダイボック
ス内の溶融ナイロン66樹脂中に導入し、ロービングが
フリーロール面上を接触するように通過させ、直径2.
51φの円形ノズルから引き抜くことによりストランド
状の繊維強化複合材料を得、さらにこれを10a+mに
切断してペレット状の繊維強化複合材料を製造した。
レス鋼SO3304製ロールを3個を設けたダイボック
ス内の溶融ナイロン66樹脂中に導入し、ロービングが
フリーロール面上を接触するように通過させ、直径2.
51φの円形ノズルから引き抜くことによりストランド
状の繊維強化複合材料を得、さらにこれを10a+mに
切断してペレット状の繊維強化複合材料を製造した。
比較例
311Il+長に切断されたガラス繊維ロービングとナ
イロン66樹脂を繊維含有量40vt%に調合して20
0mmφ単軸押出し機で混練し、直径3mmφの円形ノ
ズルを通してストランドを引き抜き、これを6ma+に
切断してペレット状の繊維複合材料を製造した。
イロン66樹脂を繊維含有量40vt%に調合して20
0mmφ単軸押出し機で混練し、直径3mmφの円形ノ
ズルを通してストランドを引き抜き、これを6ma+に
切断してペレット状の繊維複合材料を製造した。
実施例1のストランドをエポキシ樹脂に埋め込みその断
面を研磨して、ガラス繊維ロービング中への樹脂含浸状
態を顕微鏡で観察した。その結果。
面を研磨して、ガラス繊維ロービング中への樹脂含浸状
態を顕微鏡で観察した。その結果。
実施例1は第2図(C)と同程度のものが得られたこと
が認められた。
が認められた。
さらに、実施例1のストランドに第3図に示すようにタ
ブ17を取り付け、引張試験を行なった。
ブ17を取り付け、引張試験を行なった。
試験スピードを5m1n#+inに設定し、その結果を
表1に示した。実施例1のストランドは補強繊維が樹脂
中に均一に分散し、補強繊維と樹脂の間の密着性も良好
であるため、応力集中部が少なく理論強度(ガラス繊維
の単糸強度から求めた引張り強度)と同程度のものが得
られた。
表1に示した。実施例1のストランドは補強繊維が樹脂
中に均一に分散し、補強繊維と樹脂の間の密着性も良好
であるため、応力集中部が少なく理論強度(ガラス繊維
の単糸強度から求めた引張り強度)と同程度のものが得
られた。
実施例1、比較例で得られた材料ペレットを用いて、射
出成形機のシリンダー温度を高めに設定し、スクリュ背
圧をかけずに溶融混練し、表2に示した各種規格の試験
片を、その補強繊維の破損を極力抑えて直接成形するこ
とにより準備した。
出成形機のシリンダー温度を高めに設定し、スクリュ背
圧をかけずに溶融混練し、表2に示した各種規格の試験
片を、その補強繊維の破損を極力抑えて直接成形するこ
とにより準備した。
前記の試験片を用いて機械的性質を測定した結果を表2
に示した。
に示した。
実施例1の原料ペレットは、十分な樹脂含浸がなされて
いるためハンドリング性も良好で、その成形品は比較例
に比べて優れた機械的性質、特に衝撃強度が2倍程度に
向上するとともに、両者は成形品中の補強繊維がモノフ
ィラメントの状態で均一に分散しているたるため良好な
外観特性を示した。
いるためハンドリング性も良好で、その成形品は比較例
に比べて優れた機械的性質、特に衝撃強度が2倍程度に
向上するとともに、両者は成形品中の補強繊維がモノフ
ィラメントの状態で均一に分散しているたるため良好な
外観特性を示した。
実施例2
第1図の繊維強化複合材料製造装置を用いて、実施例1
と同じのガラス繊維ロービング3本を張表 ※()内は、標準偏差値 力150kgf一定に調節しなから、ステンレスm5u
s304製ロールを3個を設けたダイボックス内の溶融
ナイロン6樹脂中に導入し、ロービングがフリーロール
面上を接触するように通過させ、直径3.0■φの円形
ノズルから引き抜いたストランドを10−mに切断して
ペレット状の繊維強化複合材料を製造した。
と同じのガラス繊維ロービング3本を張表 ※()内は、標準偏差値 力150kgf一定に調節しなから、ステンレスm5u
s304製ロールを3個を設けたダイボックス内の溶融
ナイロン6樹脂中に導入し、ロービングがフリーロール
面上を接触するように通過させ、直径3.0■φの円形
ノズルから引き抜いたストランドを10−mに切断して
ペレット状の繊維強化複合材料を製造した。
実施例3
第1図の繊維強化複合材料製造装置を用いて、実施例1
と同じのガラス繊維ロービング2本を張力150kgf
一定に調節しながら、ステンレス鋼5US304製ロー
ルを3個を設けたダイボックス内の溶融ポリフェニレン
サルファイド樹脂中に導入し、ロービングがフリーロー
ル面上を接触するように通過させ、直径2.5+++m
φの円形ノズルから引き抜いたストランドを10011
1に切断してペレット状の繊維強化複合材料を製造した
。
と同じのガラス繊維ロービング2本を張力150kgf
一定に調節しながら、ステンレス鋼5US304製ロー
ルを3個を設けたダイボックス内の溶融ポリフェニレン
サルファイド樹脂中に導入し、ロービングがフリーロー
ル面上を接触するように通過させ、直径2.5+++m
φの円形ノズルから引き抜いたストランドを10011
1に切断してペレット状の繊維強化複合材料を製造した
。
マトリックス樹脂を替えて製造した実施例2,3の原料
ペレットもまた、その補強繊維の破損を極力抑えて試験
片を直接射出成形し、機械的性質を測定した結果を表3
に示した。実施例2,3も、実施例1と同様に原料ペレ
ットのハンドリング性が良好で、その成形品は従来品に
比べて2倍程度の優れた衝撃強度と、成形品中の補強繊
維がモノフィラメントの状態で均一に分散しているため
従来品と同等の外観特性を示した。
ペレットもまた、その補強繊維の破損を極力抑えて試験
片を直接射出成形し、機械的性質を測定した結果を表3
に示した。実施例2,3も、実施例1と同様に原料ペレ
ットのハンドリング性が良好で、その成形品は従来品に
比べて2倍程度の優れた衝撃強度と、成形品中の補強繊
維がモノフィラメントの状態で均一に分散しているため
従来品と同等の外観特性を示した。
実施例4
試験片中の繊維破損状態の衝撃強度への影響を調べた。
実施例2の原料ペレットを用いて、射出成形機のスクリ
ュ背圧を変えて1kgf/cm2.5kgf/ctrr
”に設定した。補強繊維の破損状態の異なる試験片を成
形し、アイゾツト衝撃強度を測定した。さらに、補強繊
維の破損状態の測定をフルイ分げにより実施した。実施
例2の射出成形機のスクリュ背圧をかけずに成形したア
イゾツト衝撃試験片とこれらのアイゾツト衝撃試験片を
燃焼してガラス繊維を採取し、水流を用いて開孔径0.
71.1.0.5.0mmのフルイで分別し各々につい
て実測した。結果として、フルイ開孔径0.7in+m
以下の部分には、繊維長衣 ×()内は、倚叶暗1乞直 2mm以下の繊維の約85%が補足されていることから
、このフルイのみで分別された値が繊維破損状態をかな
りよく反映していることが予想された。
ュ背圧を変えて1kgf/cm2.5kgf/ctrr
”に設定した。補強繊維の破損状態の異なる試験片を成
形し、アイゾツト衝撃強度を測定した。さらに、補強繊
維の破損状態の測定をフルイ分げにより実施した。実施
例2の射出成形機のスクリュ背圧をかけずに成形したア
イゾツト衝撃試験片とこれらのアイゾツト衝撃試験片を
燃焼してガラス繊維を採取し、水流を用いて開孔径0.
71.1.0.5.0mmのフルイで分別し各々につい
て実測した。結果として、フルイ開孔径0.7in+m
以下の部分には、繊維長衣 ×()内は、倚叶暗1乞直 2mm以下の繊維の約85%が補足されていることから
、このフルイのみで分別された値が繊維破損状態をかな
りよく反映していることが予想された。
この約2+++m以上の繊維(フルイ開孔径0.71n
v以上で補足されたもの)の含有量と衝撃強度の関係を
第4図に示した。スクリュ背圧が大きくなるに従って、
補強繊維の繊維破損状態が進行しアイゾツト衝撃強度が
低下していることが認められた。成形品中の繊維長保持
が、衝撃強度の向上をもたらすことが明らかである。
v以上で補足されたもの)の含有量と衝撃強度の関係を
第4図に示した。スクリュ背圧が大きくなるに従って、
補強繊維の繊維破損状態が進行しアイゾツト衝撃強度が
低下していることが認められた。成形品中の繊維長保持
が、衝撃強度の向上をもたらすことが明らかである。
以上の結果から1本発明の製造方法により機械的性質、
成形品中の繊維分散状層、繊維破損状態、外観品質、ハ
ンドリング性の全般に亘って優れているストランド状あ
るいはペレット状の繊維強化複合材料の製造が可能にな
った。
成形品中の繊維分散状層、繊維破損状態、外観品質、ハ
ンドリング性の全般に亘って優れているストランド状あ
るいはペレット状の繊維強化複合材料の製造が可能にな
った。
[発明の効果]
本発明は、熱可塑性樹脂プルトルージョンの改良を図り
、補強繊維ロービング中への機械的樹脂含浸を促進させ
、補強繊維がマトリックス樹脂中にモノフィラメントあ
るいはそれに近い状態で均一に分散し、良好な補強繊維
と樹脂との密着性を示すストランド状又はペレット状の
繊維強化複合材料の製造方法であって、本発明によれば
、高強度のストランド状補強材および成形材料として射
出成形、押出し成形により得られる成形品に優れた機械
的性質と外観品質を与える繊維強化複合材料の製造が可
能になった。
、補強繊維ロービング中への機械的樹脂含浸を促進させ
、補強繊維がマトリックス樹脂中にモノフィラメントあ
るいはそれに近い状態で均一に分散し、良好な補強繊維
と樹脂との密着性を示すストランド状又はペレット状の
繊維強化複合材料の製造方法であって、本発明によれば
、高強度のストランド状補強材および成形材料として射
出成形、押出し成形により得られる成形品に優れた機械
的性質と外観品質を与える繊維強化複合材料の製造が可
能になった。
第1図は1本発明による繊維強化複合材料の製造に用い
られる熱可塑性樹脂プルトルージョン装置の一例の全体
を示す概要図。 第2図(A)、(B)、(C)は連続した補強繊維ロー
ビングを溶融熱可塑性樹脂で被覆した繊維強化複合材料
の断面状態の説明図、 第3図は、ストランド状繊維強化複合材料の引張試験片
の説明図、 第4図は、試験片中の繊維破損状態の衝撃強度への影響
を示した図、 である。 1:押出し機、 2:ダイボックス、 3:溶融樹脂供
給口、 4:連続補強繊維ロービング、5:ロービング
導入口、 6:フリーロール、7:ノズル、 8:スト
ランド状繊維強化複合材料、 9:ペレタイザー、10
;ペレット状繊維強化複合材料、11:ストランド引き
抜き方向、12:ロール回転方向、 13:樹脂含浸方
向、14:補強繊維ロービング、15:マトリックス樹
脂、16:補強繊維モノフィラメント、17:タブ。 第 図 特許出願人 新日本製鐵株式会社 新日鐵化学株式会社
られる熱可塑性樹脂プルトルージョン装置の一例の全体
を示す概要図。 第2図(A)、(B)、(C)は連続した補強繊維ロー
ビングを溶融熱可塑性樹脂で被覆した繊維強化複合材料
の断面状態の説明図、 第3図は、ストランド状繊維強化複合材料の引張試験片
の説明図、 第4図は、試験片中の繊維破損状態の衝撃強度への影響
を示した図、 である。 1:押出し機、 2:ダイボックス、 3:溶融樹脂供
給口、 4:連続補強繊維ロービング、5:ロービング
導入口、 6:フリーロール、7:ノズル、 8:スト
ランド状繊維強化複合材料、 9:ペレタイザー、10
;ペレット状繊維強化複合材料、11:ストランド引き
抜き方向、12:ロール回転方向、 13:樹脂含浸方
向、14:補強繊維ロービング、15:マトリックス樹
脂、16:補強繊維モノフィラメント、17:タブ。 第 図 特許出願人 新日本製鐵株式会社 新日鐵化学株式会社
Claims (2)
- (1)ロールを設置したダイボックス中に溶融した熱可
塑性樹脂を供給し、さらに連続した補強繊維ロービング
を前記ダイボックス中に導入し、溶融した熱可塑性樹脂
中のロール面上を接触するように通過させロービング中
への樹脂含浸を促進させた後、ロービングの過剰量の樹
脂を絞り込みながら連続的に引き抜いて、ストランド状
とすることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方法。 - (2)請求項(1)記載の方法によって得られたストラ
ンド状の繊維強化複合材料を任意の長さに切断しペレッ
ト状にすることを特徴とする繊維強化複合材料の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13599889A JPH031907A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 繊維強化複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13599889A JPH031907A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 繊維強化複合材料の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH031907A true JPH031907A (ja) | 1991-01-08 |
Family
ID=15164807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13599889A Pending JPH031907A (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 繊維強化複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH031907A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06182761A (ja) * | 1992-12-15 | 1994-07-05 | Toyobo Co Ltd | 繊維強化樹脂ペレットおよびその成形品 |
US6031039A (en) * | 1996-09-18 | 2000-02-29 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Anti-static composition |
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