JPH04197726A - 長繊維強化複合材の製造方法 - Google Patents
長繊維強化複合材の製造方法Info
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- JPH04197726A JPH04197726A JP2331655A JP33165590A JPH04197726A JP H04197726 A JPH04197726 A JP H04197726A JP 2331655 A JP2331655 A JP 2331655A JP 33165590 A JP33165590 A JP 33165590A JP H04197726 A JPH04197726 A JP H04197726A
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Landscapes
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (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
本発明は、熱可塑性樹脂中に長繊維を内蔵する長繊維強
化複合材の連続的な製造方法に関するものである。
化複合材の連続的な製造方法に関するものである。
繊維強化樹脂製の成形体を射出成形などで成形する場合
には、予め樹脂中に繊維が混合されたものを用いるのが
便利である。このような成形材料、として、例えばガラ
ス繊維のチョツプドストランドなどを熱可塑性樹脂と所
定比率で混合して押し出し成形機に供給し、押し出し成
形後所定長さに切断してベレットとしたものが知られて
いる。しかしながらこのような成形材料では、押し出し
時に繊維が破損してベレット中に含まれる繊維長がさら
に短（なる。周知のように繊維強化樹脂中の繊維を短繊
維よりも長繊維にすることによって、成形体の機械的強
度や剛性が大きく向上するので、上記成形材料では成形
体の物性の向上が望めない。 そこで特公昭５２−１０１４０号公報には、熱可塑性樹
脂の溶融樹脂中に連続した長繊維を供給して同時に押し
出し、それを切断してベレットとする製造方法が開示さ
れている。この製造方法では、溶融樹脂が加圧注入され
ているダイ内を複数条の繊維束がまとめられて通過する
際に、繊維束の間隙に溶融樹脂が含浸される。これをダ
イから引き取って冷却し、切断して得たベレットを長繊
維強化複合材として使用する。
には、予め樹脂中に繊維が混合されたものを用いるのが
便利である。このような成形材料、として、例えばガラ
ス繊維のチョツプドストランドなどを熱可塑性樹脂と所
定比率で混合して押し出し成形機に供給し、押し出し成
形後所定長さに切断してベレットとしたものが知られて
いる。しかしながらこのような成形材料では、押し出し
時に繊維が破損してベレット中に含まれる繊維長がさら
に短（なる。周知のように繊維強化樹脂中の繊維を短繊
維よりも長繊維にすることによって、成形体の機械的強
度や剛性が大きく向上するので、上記成形材料では成形
体の物性の向上が望めない。 そこで特公昭５２−１０１４０号公報には、熱可塑性樹
脂の溶融樹脂中に連続した長繊維を供給して同時に押し
出し、それを切断してベレットとする製造方法が開示さ
れている。この製造方法では、溶融樹脂が加圧注入され
ているダイ内を複数条の繊維束がまとめられて通過する
際に、繊維束の間隙に溶融樹脂が含浸される。これをダ
イから引き取って冷却し、切断して得たベレットを長繊
維強化複合材として使用する。
ところで溶融樹脂が含浸した長繊維束の切断時には、溶
融樹脂が固化していることが必要である。 軟化状態であるとベレタイザによる切断が困難となるか
らである。そこで従来はダイから出た後空冷しているが
、固化までの時間が長くダイからベレタイザまでの距離
が長′く必要となって、ラインスペース面での不具合が
あった。また冷却中に樹脂表面が酸化して着色する場合
もある。 そこでダイから出た含浸長繊維を水中に導入して水冷す
ることが考えられる。しかじ含浸樹脂がナイロンなどの
場合には、吸水率が高いために、冷却後乾燥工程が必要
となって水冷による工程短縮の効果が相殺されてしまう
。 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
工程数の増大なく冷却時間を短縮することを目的とする
。
融樹脂が固化していることが必要である。 軟化状態であるとベレタイザによる切断が困難となるか
らである。そこで従来はダイから出た後空冷しているが
、固化までの時間が長くダイからベレタイザまでの距離
が長′く必要となって、ラインスペース面での不具合が
あった。また冷却中に樹脂表面が酸化して着色する場合
もある。 そこでダイから出た含浸長繊維を水中に導入して水冷す
ることが考えられる。しかじ含浸樹脂がナイロンなどの
場合には、吸水率が高いために、冷却後乾燥工程が必要
となって水冷による工程短縮の効果が相殺されてしまう
。 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
工程数の増大なく冷却時間を短縮することを目的とする
。
上記課題を解決する本発明の長繊維強化複合材の製造方
法は、押出機から押し出された熱可塑性樹脂の溶融樹脂
が滞留しているダイの内部に長繊維束を導入し、溶融樹
脂を長繊維束に含浸させダイの外部に引き出して長繊維
強化複合材を製造する方法において、 ダイは溶融樹脂の溶融状態を維持する含浸ダイ部と、溶
融樹脂の融点以下に冷却された冷却ダイ部とからなり、
含浸ダイ部で長繊維束に含浸した溶融樹脂を冷却ダイ部
で冷却固化させることを特徴とする。 熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリアミド、
ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセ
タールなどの熱可塑性樹脂を従来と同様に用いることが
できる。 長繊維束としては、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維
、炭素繊維、ボロン繊維などの従来公知の長繊維のロー
ビングを用いることができる。 上記熱可塑性樹脂は押出機から押し出されて溶融状態で
ダイに供給される。またダイには同時に上記長繊維束が
供給され、ダイ内で溶融樹脂が含浸される。 本発明の特色をなすダイは、含浸ダイ部と冷却ダイ部と
から構成される。含浸ダイ部は溶融樹脂の溶融状態を維
持し、通常は用いた熱可塑性樹脂の融点以上に加熱され
ている。また冷却ダイ部は用いた熱可塑性樹脂の融点以
下に冷却されている。 この冷却は水冷、油冷あるいは空冷のいずれでもよいが
、冷却効率の良さ、取扱いの容易さなどから水冷による
のが好ましい。含浸ダイ部と冷却ダイ部とは、直接的に
接していてもよいが、含浸ダイ部の熱損失及び冷却ダイ
部の冷却効率を考慮すると断熱材を介して接するように
構成することが望ましい。 冷却ダイ部で冷却固化した長繊維強化複合材は、ペレタ
イザなどで所定長さに切断されてペレットとされ、成形
材料として用いられる。
法は、押出機から押し出された熱可塑性樹脂の溶融樹脂
が滞留しているダイの内部に長繊維束を導入し、溶融樹
脂を長繊維束に含浸させダイの外部に引き出して長繊維
強化複合材を製造する方法において、 ダイは溶融樹脂の溶融状態を維持する含浸ダイ部と、溶
融樹脂の融点以下に冷却された冷却ダイ部とからなり、
含浸ダイ部で長繊維束に含浸した溶融樹脂を冷却ダイ部
で冷却固化させることを特徴とする。 熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリアミド、
ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセ
タールなどの熱可塑性樹脂を従来と同様に用いることが
できる。 長繊維束としては、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維
、炭素繊維、ボロン繊維などの従来公知の長繊維のロー
ビングを用いることができる。 上記熱可塑性樹脂は押出機から押し出されて溶融状態で
ダイに供給される。またダイには同時に上記長繊維束が
供給され、ダイ内で溶融樹脂が含浸される。 本発明の特色をなすダイは、含浸ダイ部と冷却ダイ部と
から構成される。含浸ダイ部は溶融樹脂の溶融状態を維
持し、通常は用いた熱可塑性樹脂の融点以上に加熱され
ている。また冷却ダイ部は用いた熱可塑性樹脂の融点以
下に冷却されている。 この冷却は水冷、油冷あるいは空冷のいずれでもよいが
、冷却効率の良さ、取扱いの容易さなどから水冷による
のが好ましい。含浸ダイ部と冷却ダイ部とは、直接的に
接していてもよいが、含浸ダイ部の熱損失及び冷却ダイ
部の冷却効率を考慮すると断熱材を介して接するように
構成することが望ましい。 冷却ダイ部で冷却固化した長繊維強化複合材は、ペレタ
イザなどで所定長さに切断されてペレットとされ、成形
材料として用いられる。
本発明の長繊維強化複合材の製造方法では、含浸ダイ部
内で長繊維束に溶融樹脂が含浸され、次いで冷却ダイ部
内で冷却される。ここで含浸ダイ部と冷却ダイ部との温
度差を大きくすることにより、従来の空冷に比べて冷却
に要する時間を短縮することができる。またダイ内での
冷却であるので、空気と接触する確率が低減し樹脂の酸
化が防止される。なお、冷却時には樹脂の粘度が上昇す
るので引き取り時の抵抗が増大するが、本発明では長繊
維に引っ張りの力が作用するため、長繊維が耐えられる
範囲の大きな力で引き取ることができ、抵抗の増大に余
裕をもって対処することができる。 すなわち本発明の製造方法によれば、冷却時間が短縮さ
れるためラインスペースを縮小することができる。また
樹脂の酸化が防止でき外観も向上する。さらに長繊維強
化複合材の吸水もないので、乾燥工程を設ける必要もな
い。
内で長繊維束に溶融樹脂が含浸され、次いで冷却ダイ部
内で冷却される。ここで含浸ダイ部と冷却ダイ部との温
度差を大きくすることにより、従来の空冷に比べて冷却
に要する時間を短縮することができる。またダイ内での
冷却であるので、空気と接触する確率が低減し樹脂の酸
化が防止される。なお、冷却時には樹脂の粘度が上昇す
るので引き取り時の抵抗が増大するが、本発明では長繊
維に引っ張りの力が作用するため、長繊維が耐えられる
範囲の大きな力で引き取ることができ、抵抗の増大に余
裕をもって対処することができる。 すなわち本発明の製造方法によれば、冷却時間が短縮さ
れるためラインスペースを縮小することができる。また
樹脂の酸化が防止でき外観も向上する。さらに長繊維強
化複合材の吸水もないので、乾燥工程を設ける必要もな
い。
以下、実施例により具体的に説明する。
第１図に本実施例で用いた製造装置を示す。第１図には
プラスチック押出機の押し出し口部分が図示されている
。 押出機１（本体の図示省略）の押し出し口部分には含浸
ダイ部２が連結されている。含浸ダイ部２は押出機１の
押し出し方向に直交する方向に延びる含浸通路２０をも
ち、含浸通路２ｏの一端には導入金具３が固定されてい
る。また含浸通路２０の他端側には、中心に含浸通路２
ｏと連通ずる引き取り通路２１をもつ凸部２２が形成さ
れ、断熱材４を介して冷却ダイ部５がボルト５ｏで凸部
２２を被覆して固定されている。この含浸ダイ部２には
ヒータ２３が埋設され、加熱可能に構成されている。 導入金具３は含浸ダイ部２に固定される板状のフランジ
部３０と、フランジ部３ｏがら突出する軸部３１とから
なり、フランジ部３ｏから軸部３１に向かい含浸通路２
ｏの軸方向に平行に延びる複数の貫通孔３２が形成され
ている。そして図示しない供給装置から貫通孔３２に長
繊維束が供給される。 断熱材４はアスベスト板から中心孔をもつ円板状に形成
され、厚さは１０ｍｍである。 冷却ダイ部５は、含浸ダイ部２に向かう地面から軸方向
に延び凸部２２が嵌合する凹部５１をもち、凹部５１の
底から軸方向に延び引き取り通路２１と同軸の第２引き
取り通路５２が他端面まで賞通している。この冷却ダイ
部５には冷却水通路５３が埋設され、冷却水通路５３を
流れる水で冷却可能に構成されている。そして第２引き
取り通路５２から出た含浸長繊維束は、直ちに図示しな
い引き取り装置で引き取られ、図示しないベレタイザで
直ちに所定長に切断されてベレットとされる。 さて、上記のように構成された装置を用い、以下のよう
に長繊維強化複合材を製造した。 まずアラミド繊維のロービング６が導入金具の貫通孔３
２からそれぞれ導入され、軸部３１から出た後含浸通路
２０、引き取り通路２１、第２引き取り通路５２を通じ
て冷却ダイ部５から出て、図示しない引き取り装置で直
ちに引き取られる。 またこれと同時に溶融した６、６ナイロンを含浸ダイ部
２に供給する。 ここで、押出機１の押し出し条件は、スクリュー回転数
９５〜１１０５ｒｐ、フィーダー回転数２０ ｒ ｐｍ
、シリンダ温度２７０〜２９０ ’Ｃで行った。また引
き取り速度は５ｍ／ｍｉｎ、である。 そして含浸ダイ部２はヒータ２３で加熱され、冷却ダイ
部５は冷却水通路に室温の水が供給されて冷却されてい
る。この時の含浸ダイ部２の温度は、含浸通路２０に沿
う部分が３００〜３１０’Ｃの範囲にあり、凸部２２は
２６０〜１２０ ”Ｃの範囲にあった。また冷却ダイ部
５の温度は、全体が約６０℃であった。 上記の条件でロービング６に溶融した６、６ナイロンを
含浸させ、引き取り装置で引き取ってベレタイザで切断
した。この時、ロービング６に含浸した６、６ナイロン
は既に冷却固化し、確実に引き取られるとともに容易に
切断することができた。また溶融時に空気との接触がな
いため、含浸した６、６ナイロンの酸化が防止され良好
な外観を示していた。さらに水との接触もないため、水
分の吸収もなく、乾燥工程を行う必要もない。したがっ
て従来の製造方法に比べて製造に要する時間が短縮でき
、ラインスペースも縮小された。 なお、本実施例では、含浸ダイ部２に凸部２２を設けて
断熱材４から突出させ冷却ダイ部５と直接的に接触させ
ているので、凸部２２には含浸通路２０側から冷却ダイ
部５に向かうにつれて温度が下降する温度分布が生じる
。したがって引き取り通路２１を通過する材料は徐々に
冷却されるので、急冷による内部応力の発生が防止され
、引き取り後の変形や割れなどの不具合が防止されてい
る。
プラスチック押出機の押し出し口部分が図示されている
。 押出機１（本体の図示省略）の押し出し口部分には含浸
ダイ部２が連結されている。含浸ダイ部２は押出機１の
押し出し方向に直交する方向に延びる含浸通路２０をも
ち、含浸通路２ｏの一端には導入金具３が固定されてい
る。また含浸通路２０の他端側には、中心に含浸通路２
ｏと連通ずる引き取り通路２１をもつ凸部２２が形成さ
れ、断熱材４を介して冷却ダイ部５がボルト５ｏで凸部
２２を被覆して固定されている。この含浸ダイ部２には
ヒータ２３が埋設され、加熱可能に構成されている。 導入金具３は含浸ダイ部２に固定される板状のフランジ
部３０と、フランジ部３ｏがら突出する軸部３１とから
なり、フランジ部３ｏから軸部３１に向かい含浸通路２
ｏの軸方向に平行に延びる複数の貫通孔３２が形成され
ている。そして図示しない供給装置から貫通孔３２に長
繊維束が供給される。 断熱材４はアスベスト板から中心孔をもつ円板状に形成
され、厚さは１０ｍｍである。 冷却ダイ部５は、含浸ダイ部２に向かう地面から軸方向
に延び凸部２２が嵌合する凹部５１をもち、凹部５１の
底から軸方向に延び引き取り通路２１と同軸の第２引き
取り通路５２が他端面まで賞通している。この冷却ダイ
部５には冷却水通路５３が埋設され、冷却水通路５３を
流れる水で冷却可能に構成されている。そして第２引き
取り通路５２から出た含浸長繊維束は、直ちに図示しな
い引き取り装置で引き取られ、図示しないベレタイザで
直ちに所定長に切断されてベレットとされる。 さて、上記のように構成された装置を用い、以下のよう
に長繊維強化複合材を製造した。 まずアラミド繊維のロービング６が導入金具の貫通孔３
２からそれぞれ導入され、軸部３１から出た後含浸通路
２０、引き取り通路２１、第２引き取り通路５２を通じ
て冷却ダイ部５から出て、図示しない引き取り装置で直
ちに引き取られる。 またこれと同時に溶融した６、６ナイロンを含浸ダイ部
２に供給する。 ここで、押出機１の押し出し条件は、スクリュー回転数
９５〜１１０５ｒｐ、フィーダー回転数２０ ｒ ｐｍ
、シリンダ温度２７０〜２９０ ’Ｃで行った。また引
き取り速度は５ｍ／ｍｉｎ、である。 そして含浸ダイ部２はヒータ２３で加熱され、冷却ダイ
部５は冷却水通路に室温の水が供給されて冷却されてい
る。この時の含浸ダイ部２の温度は、含浸通路２０に沿
う部分が３００〜３１０’Ｃの範囲にあり、凸部２２は
２６０〜１２０ ”Ｃの範囲にあった。また冷却ダイ部
５の温度は、全体が約６０℃であった。 上記の条件でロービング６に溶融した６、６ナイロンを
含浸させ、引き取り装置で引き取ってベレタイザで切断
した。この時、ロービング６に含浸した６、６ナイロン
は既に冷却固化し、確実に引き取られるとともに容易に
切断することができた。また溶融時に空気との接触がな
いため、含浸した６、６ナイロンの酸化が防止され良好
な外観を示していた。さらに水との接触もないため、水
分の吸収もなく、乾燥工程を行う必要もない。したがっ
て従来の製造方法に比べて製造に要する時間が短縮でき
、ラインスペースも縮小された。 なお、本実施例では、含浸ダイ部２に凸部２２を設けて
断熱材４から突出させ冷却ダイ部５と直接的に接触させ
ているので、凸部２２には含浸通路２０側から冷却ダイ
部５に向かうにつれて温度が下降する温度分布が生じる
。したがって引き取り通路２１を通過する材料は徐々に
冷却されるので、急冷による内部応力の発生が防止され
、引き取り後の変形や割れなどの不具合が防止されてい
る。
第１図は本発明の一実施例に用いたダイの断面図である
。 １：押出機 ２：含浸ダイ部 ３：導入金具 ４：断熱材 ５：冷却ダイ部 ６：ロービング
。 １：押出機 ２：含浸ダイ部 ３：導入金具 ４：断熱材 ５：冷却ダイ部 ６：ロービング
Claims (1)
- （１）押出機から押し出された熱可塑性樹脂の溶融樹脂
が滞留しているダイの内部に長繊維束を導入し、該溶融
樹脂を該長繊維束に含浸させ該ダイの外部に引き出して
長繊維強化複合材を製造する方法において、 前記ダイは前記溶融樹脂の溶融状態を維持する含浸ダイ
部と、前記溶融樹脂の融点以下に冷却された冷却ダイ部
とからなり、該含浸ダイ部で前記長繊維束に含浸した前
記溶融樹脂を該冷却ダイ部で冷却固化させることを特徴
とする長繊維強化複合材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2331655A JPH04197726A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 長繊維強化複合材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2331655A JPH04197726A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 長繊維強化複合材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04197726A true JPH04197726A (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=18246099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2331655A Pending JPH04197726A (ja) | 1990-11-29 | 1990-11-29 | 長繊維強化複合材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04197726A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103619565A (zh) * | 2011-05-10 | 2014-03-05 | 赢创罗姆有限公司 | 多色熔融沉积造型印刷 |
| EP2781342A1 (en) * | 2013-03-19 | 2014-09-24 | Eads UK Limited | Extrusion-based additive manufacturing |
| WO2015028809A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | The University Of Warwick | Improvements relating to fused deposition modelling |
| WO2016009735A1 (ja) * | 2014-07-16 | 2016-01-21 | 株式会社神戸製鋼所 | 繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造装置及び製造方法 |
| JP2016083923A (ja) * | 2014-07-16 | 2016-05-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造装置及び製造方法 |
| WO2016146270A1 (en) * | 2015-03-13 | 2016-09-22 | Vmi Holland B.V. | Extruder and method for extruding cord reinforced tire components |
-
1990
- 1990-11-29 JP JP2331655A patent/JPH04197726A/ja active Pending
Cited By (11)
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