JP3514787B2 - 中粘度ないし高粘度の熱可塑性樹脂から作成された繊維強化半製品およびそれらの製造方法 - Google Patents
中粘度ないし高粘度の熱可塑性樹脂から作成された繊維強化半製品およびそれらの製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加工に際して溶融粘度
＞１００Ｎｓ／ｍ2、最高２５００Ｐａ・ｓを有する熱
可塑性ポリマー溶融物によって多数の連続フィラメント
をぬらした繊維強化複合材料の製造方法に関するもので
ある。
＞１００Ｎｓ／ｍ2、最高２５００Ｐａ・ｓを有する熱
可塑性ポリマー溶融物によって多数の連続フィラメント
をぬらした繊維強化複合材料の製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】欧州特許第５６７０３号明細書（ＩＣ
Ｉ）の方法は、熱可塑性ポリマーおよび少なくとも３０
容量％の平行に整列した強化用フィラメントからなる繊
維強化された熱成形性複合材料を引抜き成形法により製
造する。この方法は通常の高分子量の熱可塑性材料を繊
維ストランドの含浸に使用することを可能にすると述べ
られている。しかしこの方法は、加工温度で高い粘度
（１００Ｎｓ／ｍ2以上）を示すポリマーには適したも
のでない。引抜き成形法において繊維ストランドがもは
やそれらの溶融物によりぬれないからである（上記明細
書３頁１０行参照）。このため極めて低い出発分子量を
有するポリマーが用いられ、従ってそれらを再循環形式
で使用することはさほど期待できないと思われる。
Ｉ）の方法は、熱可塑性ポリマーおよび少なくとも３０
容量％の平行に整列した強化用フィラメントからなる繊
維強化された熱成形性複合材料を引抜き成形法により製
造する。この方法は通常の高分子量の熱可塑性材料を繊
維ストランドの含浸に使用することを可能にすると述べ
られている。しかしこの方法は、加工温度で高い粘度
（１００Ｎｓ／ｍ2以上）を示すポリマーには適したも
のでない。引抜き成形法において繊維ストランドがもは
やそれらの溶融物によりぬれないからである（上記明細
書３頁１０行参照）。このため極めて低い出発分子量を
有するポリマーが用いられ、従ってそれらを再循環形式
で使用することはさほど期待できないと思われる。
【０００３】他の方法は、気密シールされていない開放
システム内で、高められた温度における含浸を述べてお
り、これはポリマーに著しい熱−酸化的損傷を生じ、ま
たはごく低い生産率が得られるにすぎない。これにより
極めて経費のかかる材料が得られる。
システム内で、高められた温度における含浸を述べてお
り、これはポリマーに著しい熱−酸化的損傷を生じ、ま
たはごく低い生産率が得られるにすぎない。これにより
極めて経費のかかる材料が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、中程度またはかなり高い粘度の熱可塑性樹脂から熱
成形性半製品を製造しうる方法を提供することである。
これらの熱可塑性樹脂の例は、適宜な分子量を有するポ
リプロピレン、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリ
エチレン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリールエーテ
ルケトンおよびそれらの混合物である。この方法は強化
用繊維、たとえばガラス、カーボン、アラミド、鋼、セ
ラミック繊維および／または他の十分に耐熱性のポリマ
ー繊維の良好なぬれを保証するものでなければならな
い。溶融物の高い粘度は高い分子量を有する製品の特色
である。高い分子量は、反復溶融によりその酸化分解お
よび熱分解にもかかわらずなお高い分子量領域にある溶
融物が得られるので、再循環挙動を改善する。
は、中程度またはかなり高い粘度の熱可塑性樹脂から熱
成形性半製品を製造しうる方法を提供することである。
これらの熱可塑性樹脂の例は、適宜な分子量を有するポ
リプロピレン、ポリアミド、ポリオキシメチレン、ポリ
エチレン、ポリウレタン、ポリフェニレンスルフィド、
ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリールエーテ
ルケトンおよびそれらの混合物である。この方法は強化
用繊維、たとえばガラス、カーボン、アラミド、鋼、セ
ラミック繊維および／または他の十分に耐熱性のポリマ
ー繊維の良好なぬれを保証するものでなければならな
い。溶融物の高い粘度は高い分子量を有する製品の特色
である。高い分子量は、反復溶融によりその酸化分解お
よび熱分解にもかかわらずなお高い分子量領域にある溶
融物が得られるので、再循環挙動を改善する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従って、繊維強化複合材
料の製造方法において、バンドを成形するために、単一
フィラメント直径７−３０μｍを有する多数の連続フィ
ラメントを平行に整列させ、伸長し、フィラメントバン
ドを溶融引抜き成形法において熱可塑性ポリマー溶融物
によりぬらし、フィラメントバンドを少なくとも２個の
加熱スプレダー表面上で引張り、凝固するフィラメント
テープの連続フィラメント容量を５−７０容量％に設定
する方法が提供される。この方法において、低剪断速度
において測定した溶融物の粘度は１０５−２５００Ｎｓ
／ｍ2（＝Ｐａ・ｓ）であり、第１スプレダー表面に進
入する際の張力は単一フィラメント４０００本当たり５
−５０Ｎであり、フィラメントバンドの速度は少なくと
も３ｍ／分である。溶融物の粘度は好ましくは１３０−
２０００Ｐａ・ｓ、特に１３０−５００Ｐａ・ｓであ
る。連続フィラメントの単一フィラメント直径は、好ま
しくは７−２４μｍである。連続フィラメント含量は好
ましくは５−５０容量％である。
料の製造方法において、バンドを成形するために、単一
フィラメント直径７−３０μｍを有する多数の連続フィ
ラメントを平行に整列させ、伸長し、フィラメントバン
ドを溶融引抜き成形法において熱可塑性ポリマー溶融物
によりぬらし、フィラメントバンドを少なくとも２個の
加熱スプレダー表面上で引張り、凝固するフィラメント
テープの連続フィラメント容量を５−７０容量％に設定
する方法が提供される。この方法において、低剪断速度
において測定した溶融物の粘度は１０５−２５００Ｎｓ
／ｍ2（＝Ｐａ・ｓ）であり、第１スプレダー表面に進
入する際の張力は単一フィラメント４０００本当たり５
−５０Ｎであり、フィラメントバンドの速度は少なくと
も３ｍ／分である。溶融物の粘度は好ましくは１３０−
２０００Ｐａ・ｓ、特に１３０−５００Ｐａ・ｓであ
る。連続フィラメントの単一フィラメント直径は、好ま
しくは７−２４μｍである。連続フィラメント含量は好
ましくは５−５０容量％である。
【０００６】溶融物の粘度が増大するのに伴って、要求
されるフィラメントの予備張力（ｐｒｅｔｅｎｔｉｏ
ｎ）をも増大させなければならないことが見出された。
粘度１０５Ｐａ・ｓにおいて、それは少なくとも５Ｎで
なければならない。それはまた、フィラメントストラン
ドの表面積と共に増大する。最終スプレダー表面から引
取る際の含浸フィラメントバンドの張力は、第１スプレ
ダー表面に進入する際の張力より高く、好ましくは単一
フィラメント４０００本当たり少なくとも５０Ｎであ
る。
されるフィラメントの予備張力（ｐｒｅｔｅｎｔｉｏ
ｎ）をも増大させなければならないことが見出された。
粘度１０５Ｐａ・ｓにおいて、それは少なくとも５Ｎで
なければならない。それはまた、フィラメントストラン
ドの表面積と共に増大する。最終スプレダー表面から引
取る際の含浸フィラメントバンドの張力は、第１スプレ
ダー表面に進入する際の張力より高く、好ましくは単一
フィラメント４０００本当たり少なくとも５０Ｎであ
る。
【０００７】欧州特許第５６７０３号明細書の例４９に
は、含浸繊維バンドが２０Ｎｓ／ｍ2の溶融物から（従
ってスプレダー表面から）引取られる際の張力を約３．
８ｋｇ（フィラメント６０００本のストランドまたはロ
ービングにつき）とすべきであることが既に示されてい
る。本発明によれば、この引取り張力、すなわち第１ス
プレダー表面に進入する際の張力はこれより実質的に高
い。ぬれていないフィラメントバンドの引裂き強さの２
０−８０％の引取り張力が好ましい。
は、含浸繊維バンドが２０Ｎｓ／ｍ2の溶融物から（従
ってスプレダー表面から）引取られる際の張力を約３．
８ｋｇ（フィラメント６０００本のストランドまたはロ
ービングにつき）とすべきであることが既に示されてい
る。本発明によれば、この引取り張力、すなわち第１ス
プレダー表面に進入する際の張力はこれより実質的に高
い。ぬれていないフィラメントバンドの引裂き強さの２
０−８０％の引取り張力が好ましい。
【０００８】本発明方法の利点は、これにより極めて高
い含浸速度が得られることである。３−４０ｍ／分、好
ましくは１０−３０ｍ／分、特に１０−２０ｍ／分の含
浸速度が経済的理由から好ましい。
い含浸速度が得られることである。３−４０ｍ／分、好
ましくは１０−３０ｍ／分、特に１０−２０ｍ／分の含
浸速度が経済的理由から好ましい。
【０００９】さらに本発明方法は繊維材料の卓越したぬ
れを実際に保証する。Ｘ線回折により、自由繊維、すな
わちぬれていない繊維表面の割合が２５％以下であるこ
とが示される。半製品の密度および曲げ弾性率の測定
も、高度のぬれを示す。
れを実際に保証する。Ｘ線回折により、自由繊維、すな
わちぬれていない繊維表面の割合が２５％以下であるこ
とが示される。半製品の密度および曲げ弾性率の測定
も、高度のぬれを示す。
【００１０】これに対し欧州特許第０５６７０３号明細
書の例において用いた含浸速度０．２−０．６ｍ／分
は、含浸用溶融物の粘度がはるかに低く、たとえば１０
Ｐａ・ｓであり、これは繊維材料のぬれを容易にするは
ずであるが、本発明より実質的に低い。
書の例において用いた含浸速度０．２−０．６ｍ／分
は、含浸用溶融物の粘度がはるかに低く、たとえば１０
Ｐａ・ｓであり、これは繊維材料のぬれを容易にするは
ずであるが、本発明より実質的に低い。
【００１１】高粘度の溶融物を用いて、可能であるとは
考えられていなかったこのように良好な繊維材料のぬれ
が達成されたことは意外である。この効果が、低粘度の
材料についての欧州特許第０５６７０３号明細書の場合
より実質的に高い含浸速度において達成されることは、
特に意外である。
考えられていなかったこのように良好な繊維材料のぬれ
が達成されたことは意外である。この効果が、低粘度の
材料についての欧州特許第０５６７０３号明細書の場合
より実質的に高い含浸速度において達成されることは、
特に意外である。
【００１２】本発明の基礎となる原理はなお明らかでな
い。恐らく張力増大の結果として、フィラメントに付随
する推進流がスプレダー表面の曲率付近において流体力
学的くさびを形成し、これがフィラメント束を通る強制
流を発生させるのであろう。これは、スプレダー表面の
幾何学的形状は、スプレダー表面と進入バンドとにより
定められるニップが溶融物で充填され、繊維束が溶融物
のための供給用開口と接触しないものであることが好ま
しい理由である。溶融物は好ましくは、供給地点と接触
しない限り、波形（ｕｎｄｕｒａｔｏｒｙ）設計の含浸
装置のいずれか望ましい地点において供給しうる。含浸
装置において生じる推進流および付加された圧力流は、
最終スプレダー表面と含浸装置の出口開口との間で少な
くとも１．５バールの圧力であり、これは含浸装置が完
全に充填されるのを常に保証する。
い。恐らく張力増大の結果として、フィラメントに付随
する推進流がスプレダー表面の曲率付近において流体力
学的くさびを形成し、これがフィラメント束を通る強制
流を発生させるのであろう。これは、スプレダー表面の
幾何学的形状は、スプレダー表面と進入バンドとにより
定められるニップが溶融物で充填され、繊維束が溶融物
のための供給用開口と接触しないものであることが好ま
しい理由である。溶融物は好ましくは、供給地点と接触
しない限り、波形（ｕｎｄｕｒａｔｏｒｙ）設計の含浸
装置のいずれか望ましい地点において供給しうる。含浸
装置において生じる推進流および付加された圧力流は、
最終スプレダー表面と含浸装置の出口開口との間で少な
くとも１．５バールの圧力であり、これは含浸装置が完
全に充填されるのを常に保証する。
【００１３】繊維に対する張力がこのように高くかつ繊
維と溶融物の供給用開口との接触がないことによりこの
ように高粘度のポリマーを使用しうること、従ってこの
ように高い含浸性を達成しうることは予想できなかった
ので、本発明方法は意外である。特に意外なことは、本
発明方法により達成される含浸速度が従来よりはるかに
高いことである。
維と溶融物の供給用開口との接触がないことによりこの
ように高粘度のポリマーを使用しうること、従ってこの
ように高い含浸性を達成しうることは予想できなかった
ので、本発明方法は意外である。特に意外なことは、本
発明方法により達成される含浸速度が従来よりはるかに
高いことである。
【００１４】半製品の繊維含量は、ポリマー溶融物の供
給速度をフィラメント速度に対して調節することにより
制御しうる。さらに多孔板によって過剰のポリマー溶融
物を掻き取ることができる。
給速度をフィラメント速度に対して調節することにより
制御しうる。さらに多孔板によって過剰のポリマー溶融
物を掻き取ることができる。
【００１５】本発明方法に必要な、１方向に平行に整列
した強化用マルチフィラメント繊維は、制御された引取
り力でボビンからロービングとして巻出される。この制
御は機械的、機械物理的、電気的に、またはエレクトロ
ニクスにより行うことができる。この直接的に付与され
る引取り予備張力は、用いるロービングの種類および繊
維の厚さに応じて通常は１０−約２５Ｎである。
した強化用マルチフィラメント繊維は、制御された引取
り力でボビンからロービングとして巻出される。この制
御は機械的、機械物理的、電気的に、またはエレクトロ
ニクスにより行うことができる。この直接的に付与され
る引取り予備張力は、用いるロービングの種類および繊
維の厚さに応じて通常は１０−約２５Ｎである。
【００１６】引取り張力が確立されると、これを一定に
維持するのが好ましいことが見出された。
維持するのが好ましいことが見出された。
【００１７】特に引取り張力を機械的に一定に維持する
のに適した装置はドイツ実用新案（Ｇｅｒｍａｎ Ｕｔ
ｉｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌ）９ １０７ ５１０．６（ボ
レンツ・シェーファー・マシーネンファブリク社）の対
象をなす。
のに適した装置はドイツ実用新案（Ｇｅｒｍａｎ Ｕｔ
ｉｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌ）９ １０７ ５１０．６（ボ
レンツ・シェーファー・マシーネンファブリク社）の対
象をなす。
【００１８】必要に応じてボビンと含浸装置の間にさら
に１対または２対以上のテンションロッドを挿入するこ
とにより、予備張力をさらに高めることができる。これ
により時間およびロービングに依存した予備張力の一定
性が保証される。
に１対または２対以上のテンションロッドを挿入するこ
とにより、予備張力をさらに高めることができる。これ
により時間およびロービングに依存した予備張力の一定
性が保証される。
【００１９】巻き付き角度を決定するテンションロッド
の数、直径および位置を変更することにより、フィラメ
ントを運搬するのに必要な引取り張力を幅広い限界内で
変更することが可能となる。この張力はボビンから始ま
ってブレーキングシステム、ガイド素子／コームへ向か
い、第１スプレダー表面の前のそらせロッド（ｄｅｆｌ
ｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ）に至るまで、増大し続ける。フ
ィラメントがぬれたのち、張力はさらに増大し続ける
（複合材料の引取りボビンへ向かって）。
の数、直径および位置を変更することにより、フィラメ
ントを運搬するのに必要な引取り張力を幅広い限界内で
変更することが可能となる。この張力はボビンから始ま
ってブレーキングシステム、ガイド素子／コームへ向か
い、第１スプレダー表面の前のそらせロッド（ｄｅｆｌ
ｅｃｔｉｎｇ ｒｏｄ）に至るまで、増大し続ける。フ
ィラメントがぬれたのち、張力はさらに増大し続ける
（複合材料の引取りボビンへ向かって）。
【００２０】こうして予備伸長され、整列した繊維は、
次いで含浸装置、特に含浸ダイ中へ進入する。処理量を
増大させるために、繊維を予熱することができる。溶融
物の加工温度より１００Ｋ低いか、または高い温度が適
切であることが証明された。フィラメントの加熱は赤
外、接触、輻射、スチーム、水または熱ガス予熱により
行うことができる。
次いで含浸装置、特に含浸ダイ中へ進入する。処理量を
増大させるために、繊維を予熱することができる。溶融
物の加工温度より１００Ｋ低いか、または高い温度が適
切であることが証明された。フィラメントの加熱は赤
外、接触、輻射、スチーム、水または熱ガス予熱により
行うことができる。
【００２１】繊維材料を含浸させるためのスプレダー表
面を備えた装置が知られている。米国特許第４，４３
９，３８７号明細書には、複数の繊維ストランドをポリ
マー溶融物で満たされた装置の内部へ、溶融物の運搬方
向に沿って順次配置された種々の位置において供給し、
そこで溶融物を含浸させる押出し機が記載されている。
スプレダー表面２１２、２１４および２１６は溶融物に
よる繊維ストランドのぬれを改善すると述べられてい
る。
面を備えた装置が知られている。米国特許第４，４３
９，３８７号明細書には、複数の繊維ストランドをポリ
マー溶融物で満たされた装置の内部へ、溶融物の運搬方
向に沿って順次配置された種々の位置において供給し、
そこで溶融物を含浸させる押出し機が記載されている。
スプレダー表面２１２、２１４および２１６は溶融物に
よる繊維ストランドのぬれを改善すると述べられてい
る。
【００２２】本発明方法を実施するために極めて適切な
装置が米国特許第４，９５７，４２２号明細書に記載さ
れている。図１において装置の入口（１）（溶融物によ
りぬれる前）内に示されるシケイン（ｃｈｉｃａｎｅ）
（ｂ）は、本発明方法においては省くことができる。
装置が米国特許第４，９５７，４２２号明細書に記載さ
れている。図１において装置の入口（１）（溶融物によ
りぬれる前）内に示されるシケイン（ｃｈｉｃａｎｅ）
（ｂ）は、本発明方法においては省くことができる。
【００２３】用いられる含浸装置は好ましくは本質的に
閉鎖されており、従って大気中の酸素の進入、およびそ
の結果生じるポリマーへの熱−酸化的損傷が最小限に抑
えられる。含浸装置の内部において、繊維は好ましくは
少なくとも３個の波形設計のスプレダー表面上を引張ら
れる。
閉鎖されており、従って大気中の酸素の進入、およびそ
の結果生じるポリマーへの熱−酸化的損傷が最小限に抑
えられる。含浸装置の内部において、繊維は好ましくは
少なくとも３個の波形設計のスプレダー表面上を引張ら
れる。
【００２４】幅広い含浸ダイを用いることにより、多数
の個々のフィラメントのバンドが得られる。スロットダ
イを用いると、ぬれたフィラメントバンド全体を結合さ
せて単一バンドとなすこともでき、次いでこれが艶出し
ロールへ通過する。スロットダイのスロット開口は、た
とえば０．１５−５ｍｍ、特に０．４−２ｍｍである。
個々のストランドを制御されたロールシステムにより付
形し、たとえば方形、長円形または円形の断面を付与す
ることができる。
の個々のフィラメントのバンドが得られる。スロットダ
イを用いると、ぬれたフィラメントバンド全体を結合さ
せて単一バンドとなすこともでき、次いでこれが艶出し
ロールへ通過する。スロットダイのスロット開口は、た
とえば０．１５−５ｍｍ、特に０．４−２ｍｍである。
個々のストランドを制御されたロールシステムにより付
形し、たとえば方形、長円形または円形の断面を付与す
ることができる。
【００２５】厚さ０．２−０．７ｍｍの、最高５００ｍ
ｍ、好ましくは１００−３２０ｍｍの連続広幅テープ、
および広範な寸法の形材（２５×０．２５ｍｍ、５×
０．４ｍｍ、３．５×０．８ｍｍなどの平形材、最高約
５ｍｍの直径の丸形材）−−単一もしくはマルチストラ
ンドにおいて製造されたもの−−、または最高約５ｍｍ
の直径のストランドの形態の半製品を製造し、次いでこ
れを切断して３−１００ｍｍ、好ましくは１０−５０ｍ
ｍの長手方向部分（ペレット）を得ることができる。こ
れらのストランドは単一半製品として、または平行して
同時に最高１５０ストランドの数量で製造することもで
きる。本発明を実施例により説明する。
ｍ、好ましくは１００−３２０ｍｍの連続広幅テープ、
および広範な寸法の形材（２５×０．２５ｍｍ、５×
０．４ｍｍ、３．５×０．８ｍｍなどの平形材、最高約
５ｍｍの直径の丸形材）−−単一もしくはマルチストラ
ンドにおいて製造されたもの−−、または最高約５ｍｍ
の直径のストランドの形態の半製品を製造し、次いでこ
れを切断して３−１００ｍｍ、好ましくは１０−５０ｍ
ｍの長手方向部分（ペレット）を得ることができる。こ
れらのストランドは単一半製品として、または平行して
同時に最高１５０ストランドの数量で製造することもで
きる。本発明を実施例により説明する。
【００２６】
実施例１
ガラス繊維フィラメントバンド（Ｅ−ガラス ＯＣＦ
１５７）を高い張力（１５Ｎ／単一フィラメント４００
０本、第１スプレダー表面に進入する時点で測定）で、
粘度３７０Ｐａ・ｓを有するポリプロピレンと一緒に引
抜き成形した（フィラメントテープ速度３．３ｍ／
分）。得られた複合材料は４．４２０ｇ／ｍの重量を有
していた。灰化により測定したガラス含量は４７．３重
量％であった。それから計算したＰＰ含量は２．３３０
ｇ／ｍであり、ガラス含量は２．０９０ｇ／ｍである。
静水力学的に測定した複合材料の容量は３．４５１ｃｍ
3／ｍであった。それから、およびｍ当たりの重量から
計算した複合材料の密度は１．２８１ｇ／ｃｍ3であ
る。ＰＰの密度は０．９０７ｇ／ｃｍ3であり、ガラス
の密度は２．５８８ｇ／ｃｍ3である。
１５７）を高い張力（１５Ｎ／単一フィラメント４００
０本、第１スプレダー表面に進入する時点で測定）で、
粘度３７０Ｐａ・ｓを有するポリプロピレンと一緒に引
抜き成形した（フィラメントテープ速度３．３ｍ／
分）。得られた複合材料は４．４２０ｇ／ｍの重量を有
していた。灰化により測定したガラス含量は４７．３重
量％であった。それから計算したＰＰ含量は２．３３０
ｇ／ｍであり、ガラス含量は２．０９０ｇ／ｍである。
静水力学的に測定した複合材料の容量は３．４５１ｃｍ
3／ｍであった。それから、およびｍ当たりの重量から
計算した複合材料の密度は１．２８１ｇ／ｃｍ3であ
る。ＰＰの密度は０．９０７ｇ／ｃｍ3であり、ガラス
の密度は２．５８８ｇ／ｃｍ3である。
【００２７】多孔度は次式により計算される：
ポア（容量％） ＝ １００（１−Ｗｇ／ｄｇ ＋ Ｗ
ｐ／ｄｐ）：Ｖ この式においてＷｇはガラス成分の重量／ｍであり、ｄ
ｇはガラスの密度であり、Ｗｐはポリマー成分の重量／
ｍであり、ｄｐはポリマーの密度であり、Ｖは容量／ｍ
である。
ｐ／ｄｐ）：Ｖ この式においてＷｇはガラス成分の重量／ｍであり、ｄ
ｇはガラスの密度であり、Ｗｐはポリマー成分の重量／
ｍであり、ｄｐはポリマーの密度であり、Ｖは容量／ｍ
である。
【００２８】実施例において、計算された多孔度は２．
１５容量％である。
１５容量％である。
【００２９】ＰＰ溶融物およびフィラメント材料の導入
法を改良しなかった比較実験においては、張力は約５Ｎ
／ストランドに低下した。得られた複合材料は４．２１
４ｇ／ｍの重量を有していた。灰化により、ガラス含量
は４９．２重量％であることが明らかになった。静水力
学的に測定した複合材料の容量は３．３７９ｃｍ3／ｍ
であった。多孔度は６．４５容量％であった。
法を改良しなかった比較実験においては、張力は約５Ｎ
／ストランドに低下した。得られた複合材料は４．２１
４ｇ／ｍの重量を有していた。灰化により、ガラス含量
は４９．２重量％であることが明らかになった。静水力
学的に測定した複合材料の容量は３．３７９ｃｍ3／ｍ
であった。多孔度は６．４５容量％であった。
【００３０】比較例により示すように、ストランド重量
（単位長さ当たりの質量）の測定だけでは信頼性のある
ポア容量の測定は得られない。最初は高い引取り張力を
低下させることにより、多孔度は係数約３の増大を生じ
る。
（単位長さ当たりの質量）の測定だけでは信頼性のある
ポア容量の測定は得られない。最初は高い引取り張力を
低下させることにより、多孔度は係数約３の増大を生じ
る。
【００３１】実施例２
引抜き成形ユニットにおいて、溶融流れ指数１２（２３
０／２．１６）および粘度３７０Ｐａ・ｓ（２８５℃で
測定）を有するポリプロピレンを溶融し、均一な引取り
張力を付与されたガラス繊維ストランド上に押し付け
た。出口による付形によって卵形断面（幅約３．４７ｍ
ｍ、厚さ約２．５９ｍｍ）が得られた。装置の出口にお
いて測定したＰＰ溶融物の温度は２７８℃であった。引
抜き成形されたストランドの線速度は９．８８ｍ／分、
予備張力は２０Ｎである。得られた繊維ストランドを長
さ約１４ｃｍの部分に切断した。これらの部分につきＡ
ＳＴＭ Ｄ７９０−８０に従って曲げ試験を行った。こ
れらの部分は最大曲げ応力１８１±１９ＭＰａ、および
弾性率（０．０５−１００％εにおいて測定）７０００
±８００ＭＰａを有する。
０／２．１６）および粘度３７０Ｐａ・ｓ（２８５℃で
測定）を有するポリプロピレンを溶融し、均一な引取り
張力を付与されたガラス繊維ストランド上に押し付け
た。出口による付形によって卵形断面（幅約３．４７ｍ
ｍ、厚さ約２．５９ｍｍ）が得られた。装置の出口にお
いて測定したＰＰ溶融物の温度は２７８℃であった。引
抜き成形されたストランドの線速度は９．８８ｍ／分、
予備張力は２０Ｎである。得られた繊維ストランドを長
さ約１４ｃｍの部分に切断した。これらの部分につきＡ
ＳＴＭ Ｄ７９０−８０に従って曲げ試験を行った。こ
れらの部分は最大曲げ応力１８１±１９ＭＰａ、および
弾性率（０．０５−１００％εにおいて測定）７０００
±８００ＭＰａを有する。
【００３２】これに対し同じ実験において引抜き成形ス
トランドの製造に際して予備張力を５Ｎに低下させる
と、同様な試験片部分は最大曲げ応力わずか１１０±４
１ＭＰａ、および弾性率５９００±２４３０ＭＰａを示
す。
トランドの製造に際して予備張力を５Ｎに低下させる
と、同様な試験片部分は最大曲げ応力わずか１１０±４
１ＭＰａ、および弾性率５９００±２４３０ＭＰａを示
す。
【００３３】実施例３
引抜き成形ユニットにおいて、溶融流れ指数１２（２３
０／２．１６）および粘度３７０Ｐａ・ｓを有するポリ
プロピレンを溶融し、均一な引取り張力においてガラス
繊維ストランド上に押し付けた。出口による付形によっ
て５×４ｍｍの方形断面が得られた。装置の出口におい
て測定したＰＰ溶融物の温度は２８２℃であった。引抜
き成形されたストランドの線速度は２７ｍ／分、予備張
力は２０Ｎであった。こうして製造された形材につきＤ
ＩＮ５３４５５に従って測定した引張り強さは９４５Ｍ
Ｐａであり、伸長状態での弾性率は３６．１ＧＰａであ
る。
０／２．１６）および粘度３７０Ｐａ・ｓを有するポリ
プロピレンを溶融し、均一な引取り張力においてガラス
繊維ストランド上に押し付けた。出口による付形によっ
て５×４ｍｍの方形断面が得られた。装置の出口におい
て測定したＰＰ溶融物の温度は２８２℃であった。引抜
き成形されたストランドの線速度は２７ｍ／分、予備張
力は２０Ｎであった。こうして製造された形材につきＤ
ＩＮ５３４５５に従って測定した引張り強さは９４５Ｍ
Ｐａであり、伸長状態での弾性率は３６．１ＧＰａであ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ブルーノ・ヴァグナー
ドイツ連邦共和国デー−6259 オーバー
ブレッヒェン，オステルシュトラーセ
４アー
(72)発明者 ヨアヒム・ハイドヴァイラー
ドイツ連邦共和国デー−6090 リュッセ
ルスハイム，ウトマンシュトラーセ 16
(56)参考文献 特開 平２−151418（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−193506（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−1725（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−31716（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29B 11/16
B29B 15/08 - 15/14
C08J 5/04 - 5/10
C08J 5/24
B29C 70/00 - 70/88
ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (4)
- 【請求項１】 繊維強化複合材料の製造方法において、
バンドを成形するために、単一フィラメント直径７−３
０μｍを有する多数の連続フィラメントを平行に整列さ
せ、伸ちょうし、フィラメントバンドを溶融引抜き成形
法において熱可塑性ポリマー溶融物によりぬらし、フィ
ラメントバンドを少なくとも２個の加熱スプレダー表面
上で引張り、凝固するフィラメントテープの連続フィラ
メント含量を５−７０容量％に設定し、その際溶融物の
粘度が１０５−２５００Ｐａ・ｓ（Ｎｓ／ｍ 2 ）であ
り、第１スプレダー表面に進入する際の張力が単一フィ
ラメント４０００本当たり５−５０Ｎであり、フィラメ
ントバンドの速度が少なくとも３ｍ／分である方法であ
って、スプレダー表面の幾何学的形状は、スプレダー表
面と進入フィラメントバンドとにより定められるニップ
が溶融物で充填され、かつ繊維束が溶融物のための供給
用開口と接触しないものであり、そして引っ張られたフ
ィラメントバンドは溶融物と接触し、溶融物を圧してニ
ップに入れ、バンドの伸ちょうと速度によって溶融物が
バンドを強制的に通ることを特徴とする、方法。 - 【請求項２】 最終スプレダー表面から引き取る際の含
浸フィラメントバンドの張力が単一フィラメント４００
０本当たり少なくとも５０Ｎである、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項３】 溶融及び再凝固した熱可塑性ポリマーに
より互いに結合され平行に整列した、単一フィラメント
直径７−３０μｍを有する強化用フィラメント５−７０
容量％を含有し、熱可塑性ポリマーの溶融物が加工に際
して溶融粘度１０５−２５００Ｐａ・ｓ（Ｎｓ／ｍ 2 ）
を有し、Ｘ線回折により測定した自由繊維表面の割合が
２５％以下である、請求項１または２に記載の方法によ
り製造された繊維強化複合材料。 - 【請求項４】 溶融及び再凝固した熱可塑性ポリマーに
より互いに結合され平行に整列した、単一フィラメント
直径７−３０μｍを有する強化用フィラメント５−７０
容量％を含有し、熱可塑性ポリマーの溶融物が加工に際
して溶融粘度１０５−２５００Ｐａ・ｓ（Ｎｓ／ｍ 2 ）
を有し、Ｘ線回折により測定した自由繊維表面の割合が
１５％以下である、請求項１または２に記載の方法によ
り製造された繊維強化複合材料。
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| JPH083396A (ja) * | 1994-06-16 | 1996-01-09 | Chisso Corp | 長繊維強化プロピレン結晶性樹脂組成物からなる長繊維強化柱状体及びそれから作成されたプロペラ型ファン |
| DE4429028A1 (de) * | 1994-08-16 | 1996-02-22 | Hoechst Ag | Elektrisch leitfähige thermoplastische Verbundwerkstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE4443616C2 (de) * | 1994-12-07 | 2003-03-27 | Ticona Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Hybrid-Faserverbundwerkstoffen |
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| US7547361B2 (en) * | 2004-03-31 | 2009-06-16 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Natural Resources | Method and apparatus for fabrication of polymer-coated fibers |
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| DE102007005350A1 (de) | 2007-02-02 | 2008-08-14 | Polymer-Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung von faserverstärktem Polyvinylchlorid (PVC) |
| DE102007031467A1 (de) | 2007-07-05 | 2009-01-08 | Polymer-Chemie Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Verbundstoffs und Verbundstoff |
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| WO2011003900A2 (de) | 2009-07-08 | 2011-01-13 | Basf Se | Verfahren zur herstellung von faserverstärkten verbundwerkstoffen aus polyamid 6 und copolyamiden aus polyamid 6 und polyamid 12 |
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| EP2701886B1 (en) | 2011-04-29 | 2016-11-30 | Ticona LLC | Die with flow diffusing gate passage and method for impregnating fiber rovings |
| CA2775442C (en) | 2011-04-29 | 2019-01-08 | Ticona Llc | Impregnation section with upstream surface and method for impregnating fiber rovings |
| WO2013016121A1 (en) | 2011-07-22 | 2013-01-31 | Ticona Llc | Extruder and method for producing high fiber density resin structures |
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| US9283708B2 (en) | 2011-12-09 | 2016-03-15 | Ticona Llc | Impregnation section for impregnating fiber rovings |
| US9321073B2 (en) | 2011-12-09 | 2016-04-26 | Ticona Llc | Impregnation section of die for impregnating fiber rovings |
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