JPH0144144B2 - - Google Patents
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- JPH0144144B2 JPH0144144B2 JP58144921A JP14492183A JPH0144144B2 JP H0144144 B2 JPH0144144 B2 JP H0144144B2 JP 58144921 A JP58144921 A JP 58144921A JP 14492183 A JP14492183 A JP 14492183A JP H0144144 B2 JPH0144144 B2 JP H0144144B2
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- JP
- Japan
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- thermoplastic resin
- fiber bundle
- reinforcing fiber
- frtp
- temperature
- Prior art date
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、長尺の繊維補強熱可塑性樹脂を連
続的に製造する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) This invention relates to a method for continuously producing a long fiber-reinforced thermoplastic resin.
(従来の技術)
炭素繊維やガラス繊維等の補強繊維でナイロン
やポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂
を補強してなる繊維補強熱可塑性樹脂(以下、
FRTPという)は、補強繊維に由来する優れた力
学的特性と、熱可塑性樹脂に由来する優れた成形
性、熱融着性、リサイクル性や、補修の容易性等
とを兼ね備えた材料として、いろいろな分野で注
目されている。なかでも、長い、連続した補強繊
維を使用した長尺FRTPは、短い補強繊維を使用
したものにくらべて力学的特性が優れており、ま
た、切断してチツプ等の成形材料とすることもで
きるなどの利点があるため、近年、特に期待され
ている。しかしながら、そのような長尺FRTPの
製造は、短い補強繊維を使用して製造するときの
ように、混合操作等によつて補強繊維と熱可塑性
樹脂とを複合する方法を採ることができないこと
もあつて、なかなか難しい。(Prior art) Fiber-reinforced thermoplastic resin (hereinafter referred to as
FRTP) is used in a variety of ways as a material that combines the excellent mechanical properties derived from reinforcing fibers with the excellent moldability, heat fusion properties, recyclability, and ease of repair derived from thermoplastic resins. It is attracting attention in various fields. In particular, long FRTP that uses long, continuous reinforcing fibers has superior mechanical properties compared to those that use short reinforcing fibers, and can also be cut into molding materials such as chips. Due to its advantages, it has been particularly expected in recent years. However, in manufacturing such long FRTP, it may not be possible to use a method of combining reinforcing fibers and thermoplastic resin through a mixing operation, etc., as in the case of manufacturing using short reinforcing fibers. It's hot and quite difficult.
すなわち、長尺FRTPは、補強繊維束をクロス
ヘツド押出機に通して熱可塑性樹脂を含浸した
後、ダイを通して引き抜いたり(米国特許第
3993726号明細書)、補強繊維束を溶融熱可塑性樹
脂に浸漬、走行させて濡らした後、ダイを通して
引き抜いたり(特開昭57−181852号公報)するこ
とによつて製造しているが、前者の方法によるも
のは、力学的特性の一つである曲げ強度が期待さ
れる値にくらべてかなり低いとされており、ま
た、後者の方法は、溶融粘度が300ポアズ以下の、
比較的低い溶融粘度をもつ熱可塑性樹脂に対して
のみ有効であるとされていて、汎用性のある方法
とはいえない。 That is, long FRTP is manufactured by passing a reinforcing fiber bundle through a crosshead extruder to impregnate it with a thermoplastic resin, and then drawing it through a die (U.S. Patent No.
3993726), reinforcing fiber bundles are immersed in a molten thermoplastic resin, run to get wet, and then pulled out through a die (Japanese Patent Application Laid-open No. 181852/1983), but the former The bending strength, which is one of the mechanical properties, is said to be considerably lower than the expected value with the method of
This method is said to be effective only for thermoplastic resins with relatively low melt viscosity, and cannot be said to be a versatile method.
一方、溶融粘度が300ポアズを超えるような高
溶融粘度の熱可塑性樹脂に対しては、熱可塑性樹
脂を溶媒で希釈して使用する方法が提案されてい
る。この方法は、一般に湿式含浸法とか、溶液含
浸法とか呼ばれる方法であるが、溶媒の除去工程
が煩雑であり、また、作業環境が悪くなるといつ
た問題がある。 On the other hand, for thermoplastic resins with a high melt viscosity of more than 300 poise, a method has been proposed in which the thermoplastic resin is diluted with a solvent. This method is generally called a wet impregnation method or a solution impregnation method, but there are problems in that the solvent removal step is complicated and the working environment becomes poor.
(発明が解決しようとする課題)
この発明の目的は、従来の方法の上述した問題
点を解決し、期待される力学的特性に極めて近
い、優れた特性をもつ長尺FRTPを、効率よく製
造する方法を提供するにある。(Problems to be Solved by the Invention) The purpose of this invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional method and efficiently produce long FRTP with excellent properties that are very close to the expected mechanical properties. This is to provide a way to do so.
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、この発明は、補強
繊維束を連続的に走行させながら溶融熱可塑性樹
脂と接触させ、その補強繊維束に熱可塑性樹脂を
付着せしめる工程と、熱可塑性樹脂が付着してい
る補強繊維束を、張力下に、上記熱可塑性樹脂が
溶融粘度200〜20000ポアズの範囲になる温度に維
持された加熱領域と軟化点温度未満になる温度に
維持された冷却領域とを有する一対の無端ベルト
間に導き、その加熱領域において、一対の上記無
端ベルトによる押圧力を利用して、熱可塑性樹脂
が付着している上記補強繊維束をその太さまたは
厚みが20〜80%の範囲になるように圧縮して補強
繊維束に熱可塑性樹脂を含浸し、そのまま冷却領
域に通して熱可塑性樹脂を固化せしめる工程とを
含む、繊維補強熱可塑性樹脂の製造方法を提供す
る。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention brings a reinforcing fiber bundle into contact with a molten thermoplastic resin while continuously traveling, so that the thermoplastic resin adheres to the reinforcing fiber bundle. The reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached is placed under tension in a heating region maintained at a temperature where the thermoplastic resin has a melt viscosity in the range of 200 to 20,000 poise, and a temperature below the softening point temperature. The reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached is heated between a pair of endless belts having a cooling region maintained at A process of impregnating a reinforcing fiber bundle with a thermoplastic resin by compressing it so that the thickness or thickness is in the range of 20 to 80%, and passing it through a cooling region to solidify the thermoplastic resin. Provides a manufacturing method.
この発明をさらに詳細に説明するに、この発明
においては、まず、補強繊維束を連続的に走行さ
せながら溶融熱可塑性樹脂と接触させ、その補強
繊維束に熱可塑性樹脂を付着せしめる。 To explain this invention in more detail, in the present invention, first, a reinforcing fiber bundle is brought into contact with a molten thermoplastic resin while continuously traveling, and the thermoplastic resin is adhered to the reinforcing fiber bundle.
補強繊維束は、炭素繊維、ガラス繊維、芳香族
ポリアミド繊維等の高強度、高弾性率補強繊維か
らなる、いわゆるストランドである。単糸数は、
補強繊維の種類等にもよるが、通常、1000〜
30000本程度である。これらの補強繊維は、組み
合わせて使用することも可能である。また、溶融
熱可塑性樹脂に対する濡れ性を向上させるため
に、公知の各種の表面処理を施しておくこともで
きる。 The reinforcing fiber bundle is a so-called strand made of high-strength, high-modulus reinforcing fiber such as carbon fiber, glass fiber, or aromatic polyamide fiber. The number of single threads is
It depends on the type of reinforcing fiber, but usually 1000~
Approximately 30,000 pieces. These reinforcing fibers can also be used in combination. Moreover, in order to improve the wettability with respect to the molten thermoplastic resin, various known surface treatments can be applied.
補強繊維束は、撚をもたないか、もつていても
極く少ないのが好ましい。すなわち、撚をもつて
いると、取扱い性は向上するものの、単糸同士の
交絡ができることから、FRTPにしたときにその
交絡点が破壊の起点になりやすく、FRTPの、強
度や弾性率等の力学的特性が低くなることがあ
る。また、撚数が多いと、後の工程における、熱
可塑性樹脂の含浸が十分に行われなくなつて、や
はり力学的特性が低下することがある。さらに、
撚があると、撚がない場合にくらべて、補強繊維
の特性の発現の程度が低くなる。 It is preferable that the reinforcing fiber bundle has no twists, or even if it has twists, it has very few twists. In other words, although twisting improves handling, single yarns can become intertwined with each other, so when FRTP is made, the intertwined points are likely to become points of failure, reducing the strength, elasticity, etc. of FRTP. Mechanical properties may be reduced. In addition, if the number of twists is large, the impregnation with the thermoplastic resin in the subsequent process may not be sufficiently carried out, and the mechanical properties may also deteriorate. moreover,
When there is twist, the degree of expression of the characteristics of the reinforcing fiber is lower than when there is no twist.
補強繊維束の溶融熱可塑性樹脂との接触は、た
だ1本で行つてもよく、互いに並行かつテープ状
またはシート状に引き揃えて行つてもよい。ま
た、溶融熱可塑性樹脂と接触させた後に互いに並
行かつテープ状またはシート状に引き揃えてもよ
い。さらに、引き揃える場合、互いに離して引き
揃えても、接触するように引き揃えてもよい。互
いに離して引き揃えれば線状のFRTPが得られる
し、接触するように引き揃えればテープ状または
シート状のFRTPが得られる。 The reinforcing fiber bundles may be brought into contact with the molten thermoplastic resin with just one reinforcing fiber bundle, or may be brought into contact with the reinforcing fiber bundles in parallel to each other and aligned in the form of a tape or sheet. Alternatively, after contacting with the molten thermoplastic resin, they may be drawn parallel to each other and aligned in the form of a tape or sheet. Furthermore, when drawing them together, they may be drawn apart from each other or may be drawn so that they are in contact with each other. If they are drawn apart from each other, a linear FRTP can be obtained, and if they are drawn in contact with each other, a tape or sheet-like FRTP can be obtained.
一方、熱可塑性樹脂は、ナイロン6、ナイロン
66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン610、ナ
イロン612等のナイロンや、これらナイロンの共
重合ナイロンや、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等のポリエステル
や、これらポリエステルの共重合ポリエステル
や、ポリビスフエノールAカーボネート等のポリ
カーボネートや、ポリアミドイミドや、ポリエー
テルアミドや、ポリエーテルイミドや、ポリフエ
ニレンスルフイドや、ポリフエニレンオキシド
や、ポリスルホンや、ポリエーテルスルホンや、
ポリエーテルエーテルケトンのようなものであ
る。 On the other hand, thermoplastic resins include nylon 6, nylon
Nylon such as 66, nylon 11, nylon 12, nylon 610, nylon 612, copolymerized nylon of these nylons, polyethylene terephthalate,
Polyesters such as polybutylene terephthalate, copolyesters of these polyesters, polycarbonates such as polybisphenol A carbonate, polyamideimide, polyetheramide, polyetherimide, polyphenylene sulfide, polyphenylene Oxide, polysulfone, polyethersulfone,
It is like polyetheretherketone.
上述した熱可塑性樹脂には、FRTPの用途等に
応じて、各種の添加剤、たとえば、耐熱剤、耐候
剤、紫外線劣化防止剤、帯電防止剤、滑剤、離型
剤、染料、顔料、難燃剤、結晶化促進剤を添加し
ておくことができる。 The above-mentioned thermoplastic resin may contain various additives depending on the use of FRTP, such as heat resistant agents, weather resistant agents, ultraviolet deterioration inhibitors, antistatic agents, lubricants, mold release agents, dyes, pigments, and flame retardants. , a crystallization accelerator may be added.
補強繊維束を連続的に走行させながら溶融熱可
塑性樹脂と接触させ、熱可塑性樹脂を付着させる
には、たとえば、溶融熱可塑性樹脂に補強繊維束
を浸漬して通す方法や、コーテング用ダイに補強
繊維束を通す方法や、ダイを用いて補強繊維束の
周りに溶融熱可塑性樹脂を押し出す方法によるこ
とができる。補強繊維束が溶融熱可塑性樹脂と接
触すると、その周りに熱可塑性樹脂が付着する。
一部は内部に浸透して付着する。付着させる熱可
塑性樹脂量は、用途等にもよるが、通常、得られ
るFRTP中における補強繊維含有率が10〜70体積
%の範囲になるようにする。 In order to cause the reinforcing fiber bundle to come into contact with the molten thermoplastic resin while running continuously and to adhere the thermoplastic resin, for example, the reinforcing fiber bundle can be immersed in the molten thermoplastic resin and passed through it, or the reinforcing fiber bundle can be passed through a coating die. This can be done by passing the fiber bundle through, or by extruding molten thermoplastic resin around the reinforcing fiber bundle using a die. When the reinforcing fiber bundle comes into contact with the molten thermoplastic resin, the thermoplastic resin adheres around it.
Some of it penetrates inside and sticks. The amount of thermoplastic resin to be deposited depends on the application, etc., but is usually set so that the reinforcing fiber content in the obtained FRTP is in the range of 10 to 70% by volume.
この発明においては、次に、上述した工程で得
られた、熱可塑性樹脂が付着している補強繊維束
を、張力下に、熱可塑性樹脂が溶融粘度200〜
20000ポアズの範囲になる温度に維持された加熱
領域と軟化点温度未満になる温度に維持された冷
却領域とをこの順序で有する一対の無端ベルト間
に導き、その加熱領域において、一対の無端ベル
トによる押圧力を利用して、熱可塑性樹脂が付着
している補強繊維束をその太さまたは厚みが20〜
80%の範囲になるように圧縮して補強繊維束に熱
可塑性樹脂を含浸し、そのまま冷却領域に通して
熱可塑性樹脂を固化せしめる。 In this invention, next, the reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached, obtained in the above-mentioned process, is placed under tension so that the thermoplastic resin has a melt viscosity of 200 to
A heating region maintained at a temperature in the range of 20,000 poise and a cooling region maintained at a temperature below the softening point temperature are guided between a pair of endless belts in this order. Using the pressing force of
The reinforcing fiber bundle is compressed to a range of 80% and impregnated with thermoplastic resin, and then passed through a cooling region to solidify the thermoplastic resin.
補強繊維束に加える張力は、熱可塑性樹脂の含
浸性が阻害されることがないように、低いが、し
かし、各単糸が一方向に引き揃えられた形態を維
持し得るには十分な張力である。 The tension applied to the reinforcing fiber bundle is low so as not to impede the impregnating properties of the thermoplastic resin, but sufficient tension is applied to keep each single yarn aligned in one direction. It is.
無端ベルトは、複数のロール間、たとえば2個
のロール間に、ステンレススチール等の金属から
なる平ベルトを張架してなるもので、この発明に
おいては、そのような無端ベルトを上下に対に配
置して使用する。平ベルトには、フツ素系等の離
型剤を塗布しておくのが好ましい。 An endless belt is made by stretching a flat belt made of metal such as stainless steel between a plurality of rolls, for example, between two rolls. Place and use. It is preferable to apply a mold release agent such as a fluorine-based mold release agent to the flat belt.
一対の無端ベルトは、熱可塑性樹脂が付着して
いる補強繊維束が導かれてくる側に加熱領域を有
し、それと反対側に冷却領域を有する。そうし
て、加熱領域は、補強繊維束に付着している熱可
塑性樹脂が、溶融粘度200〜20000ポアズ、好まし
くは350〜15000ポアズの範囲になる温度に維持す
る。上限は、当然のことながら、熱可塑性樹脂が
分解してしまわない温度である。 The pair of endless belts has a heating region on the side to which the reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached is guided, and a cooling region on the opposite side. The heating zone is then maintained at a temperature such that the thermoplastic resin attached to the reinforcing fiber bundle has a melt viscosity in the range of 200 to 20,000 poise, preferably 350 to 15,000 poise. The upper limit is, of course, the temperature at which the thermoplastic resin does not decompose.
加熱領域における温度が、熱可塑性樹脂が溶融
粘度200ポアズ未満になるような温度であると、
補強繊維束に熱可塑性樹脂を含浸するときに気泡
が抜けきらず、FRTP中に多数の微細なボイドが
生成されるようになつて、それが破壊の起点にな
るために、FRTPは力学的特性が著しく低いもの
となる。一方、20000ポアズを超えるような温度
では、補強繊維束への熱可塑性樹脂の含浸性が大
きく低下し、やはり力学的特性に優れたFRTPを
得ることができなくなる。ここで、溶融粘度は、
比較的低い剪断速度の下で測定する。近似的に
は、直径0.5mm、長さ1mmのダイを使用した毛管
粘度計を用い、ニユートン粘度を仮定して、剪断
速度が50〜500sec-1の範囲で求めるとよい。 The temperature in the heating region is such that the thermoplastic resin has a melt viscosity of less than 200 poise;
When the reinforcing fiber bundle is impregnated with thermoplastic resin, the air bubbles are not completely removed, and many fine voids are generated in FRTP, which becomes the starting point of fracture, resulting in poor mechanical properties of FRTP. It will be significantly lower. On the other hand, at temperatures exceeding 20,000 poise, the impregnation of the reinforcing fiber bundle with the thermoplastic resin is greatly reduced, making it impossible to obtain FRTP with excellent mechanical properties. Here, the melt viscosity is
Measured under relatively low shear rates. Approximately, using a capillary viscometer using a die with a diameter of 0.5 mm and a length of 1 mm, assuming Newtonian viscosity, the shear rate may be determined in the range of 50 to 500 sec -1 .
一方、冷却領域は、熱可塑性樹脂が軟化点温度
未満になる温度に維持する。ここで、軟化点温度
とは、結晶性の熱可塑性樹脂では結晶の融解温度
であり、非結晶性の熱可塑性樹脂ではガラス転移
温度である。 Meanwhile, the cooling zone is maintained at a temperature below the softening point temperature of the thermoplastic resin. Here, the softening point temperature is the melting temperature of crystals for crystalline thermoplastic resins, and the glass transition temperature for amorphous thermoplastic resins.
かかる加熱領域や冷却領域は、たとえば、平ベ
ルトが張架される、熱可塑性樹脂が付着している
補強繊維束が導かれてくる側のロールを温度制御
可能なホツトロールとし、反対側のロールを水冷
ロールとすることによつて容易に形成することが
できる。 In such heating and cooling regions, for example, the roll on the side on which the flat belt is stretched and the reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached is guided is a hot roll whose temperature can be controlled, and the roll on the opposite side is a hot roll. It can be easily formed by using a water-cooled roll.
さて、加熱領域においては、上述したように一
対の無端ベルト間による押圧力を利用して、熱可
塑性樹脂が付着している補強繊維束をその太さま
たは厚みが20〜80%の範囲になるように圧縮して
補強繊維束に熱可塑性樹脂を含浸する。すなわ
ち、この加熱領域は、熱可塑性樹脂が溶融粘度
200〜20000ポアズの範囲になる温度に維持されて
いるから、熱可塑性樹脂が付着している補強繊維
束がこの加熱領域を通ると、熱可塑性樹脂は軟化
または溶融して流動し、一対の無端ベルトによつ
て与えられる押圧力によつて補強繊維束の内部に
入り込む。すなわち、含浸される。この工程にお
いて、熱可塑性樹脂が付着している補強繊維束の
圧縮が80%に満たないと、熱可塑性樹脂の含浸が
十分に行われず、補強繊維束中に熱可塑性樹脂が
存在しない部分ができて、得られるFRTPは力学
的特性が大変低いものとなる。また、20%よりも
大きく圧縮すると、補強繊維束を構成している単
糸の方向が乱れたり、いわゆる単糸切れを起こし
たりして、やはり力学的特性に優れたFRTPを得
ることができなくなる。 Now, in the heating region, as mentioned above, by using the pressing force between the pair of endless belts, the reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached is heated to a thickness in the range of 20 to 80%. The reinforcing fiber bundle is compressed and impregnated with thermoplastic resin. In other words, in this heating region, the thermoplastic resin has a melt viscosity of
Since the temperature is maintained in the range of 200 to 20,000 poise, when the reinforcing fiber bundle with the thermoplastic resin attached passes through this heated region, the thermoplastic resin softens or melts and flows, forming a pair of endless poises. The reinforcing fiber bundle penetrates into the inside of the reinforcing fiber bundle by the pressing force applied by the belt. That is, it is impregnated. In this process, if the compression of the reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached is less than 80%, the thermoplastic resin will not be sufficiently impregnated, and there will be parts in the reinforcing fiber bundle where no thermoplastic resin exists. Therefore, the resulting FRTP has very poor mechanical properties. Furthermore, if the compression is greater than 20%, the direction of the single fibers that make up the reinforcing fiber bundle will be disturbed, or so-called single fiber breakage will occur, making it impossible to obtain FRTP with excellent mechanical properties. .
一方、冷却領域は、熱可塑性樹脂の軟化点温度
未満になる温度に維持されているから、加熱領域
で軟化または溶融し、流動した熱可塑性樹脂は固
化する。 On the other hand, since the cooling region is maintained at a temperature lower than the softening point temperature of the thermoplastic resin, the thermoplastic resin that has softened or melted and flowed in the heating region is solidified.
かくして、FRTPが得られる。得られたFRTP
は、引取ロール等を用いて無端ベルトから引き出
す。引き出したFRTPは、そのまま成形工程等に
移送することもできるし、紙管やプラスチツク管
等に巻き取つて保管することもできる。また、適
宜の長さに切断して、射出成形等に使用するチツ
プとすることもできる。 Thus, FRTP is obtained. Obtained FRTP
is pulled out from the endless belt using a take-up roll or the like. The drawn-out FRTP can be transported as is to the molding process, or it can be rolled up into a paper tube or plastic tube and stored. It can also be cut into appropriate lengths to make chips for use in injection molding and the like.
以上において説明した工程は、切り離された全
く別の工程として実施することができないわけで
はないけれども、通常は、連続して実施する。そ
うして、補強繊維束に熱可塑性樹脂を付着せしめ
る方法や、無端ベルトの長さ等、いろいろな条件
によるものの、0.1〜10m/分程度の速度で
FRTPを製造することができる。 Although the steps described above can be performed as separate, completely separate steps, they are usually performed consecutively. Depending on various conditions such as the method of attaching the thermoplastic resin to the reinforcing fiber bundle and the length of the endless belt, the speed is about 0.1 to 10 m/min.
FRTP can be manufactured.
(実施例)
実施例 1
東レ社製炭素繊維束“トレカ”T300(平均単糸
径:7μm、単糸数:3000本)と、米国フイリツ
プスペトロウリアム社製ポリフエニレンサルフア
イド(310℃における溶融粘度:1500ポアズ)と
からなる線状FRTPを製造した。(Example) Example 1 Carbon fiber bundle "Torayca" T300 manufactured by Toray Industries (average single fiber diameter: 7 μm, number of single fibers: 3000) and polyphenylene sulfide manufactured by Phillips Petroleum (melting at 310°C) A linear FRTP with a viscosity of 1500 poise was manufactured.
すなわち、図面に示すように、複数本の、互い
に間隔をおいて並行する炭素繊維束1を、連続的
に、押出機2から溶融ポリフエニルサルフアイド
(温度:310℃)が供給されている樹脂浴3に通し
てその溶融ポリフエニルサルフアイドと接触させ
た後、ダイ(直径:1mm)4を通して引き出し、
太さが約0.7mmの、周りにポリフエニレンサルフ
アイドが付着している炭素繊維束5を得た。 That is, as shown in the drawing, a plurality of carbon fiber bundles 1 arranged in parallel at intervals are continuously fed into a resin to which molten polyphenyl sulfide (temperature: 310°C) is supplied from an extruder 2. After being passed through a bath 3 into contact with the molten polyphenyl sulfide, it is drawn through a die (diameter: 1 mm) 4;
A carbon fiber bundle 5 having a thickness of about 0.7 mm and around which polyphenylene sulfide was attached was obtained.
次に、ポリフエニレンサルフアイドが付着して
いる炭素繊維束5を、その移送方向に沿つて、
310±5℃に維持された加熱領域と、220±5℃に
維持された加熱領域とを有する、上下一対の無端
ベルト6,7間に連続的に導いた。無端ベルト6
は、ホツトロール6aと水冷ロール6bとの間に
ステンレススチール製の平ベルト6cを張架して
なる。無端ベルト7も、同様に、ホツトロール7
aと水冷ロール7bとの間にステンレススチール
製の平ベルト7cを張架してなるものである。両
無端ベルトとも、ホツトロールと水冷ロールとの
軸間距離は2000mmであり、かつ、無端ベルト6と
7とを、平ベルト6cと7cとの間〓が0.3mmに
なるように配置している。 Next, the carbon fiber bundle 5 to which polyphenylene sulfide is attached is transported along the transport direction.
It was continuously guided between a pair of upper and lower endless belts 6 and 7, each having a heating area maintained at 310±5°C and a heating area maintained at 220±5°C. Endless belt 6
, a stainless steel flat belt 6c is stretched between a hot roll 6a and a water-cooled roll 6b. Similarly, the endless belt 7 also has a hot roll 7.
A stainless steel flat belt 7c is stretched between the roll 7a and the water-cooled roll 7b. In both endless belts, the distance between the axes of the hot roll and the water-cooled roll is 2000 mm, and the endless belts 6 and 7 are arranged so that the distance between the flat belts 6c and 7c is 0.3 mm.
無端ベルト6,7間に導いた、ポリフエニレン
サルフアイドが付着している炭素繊維束5は、加
熱領域を通るときにポリフエニレンサルフアイド
が溶融せしめられ、同時に、無端ベルト6,7の
平ベルト6c,7cの押圧力によつて太さが0.3
mmになるように圧縮されてポリフエニレンサルフ
アイドが炭素繊維束に含浸され、さらに、冷却領
域でポリフエニレンサルフアイドが固化された。
かくして、炭素繊維とポリフエニレンサルフアイ
ドとからなる線状のFRTP8が得られた。得られ
たFRTP8は、2個一対のゴム製ロール9a,9
bからなる引取ロール10によつて引き取つた。 When the carbon fiber bundle 5 to which polyphenylene sulfide is attached is guided between the endless belts 6 and 7, the polyphenylene sulfide is melted as it passes through the heating area, and at the same time, the carbon fiber bundle 5 is guided between the endless belts 6 and 7. The thickness is 0.3 due to the pressing force of flat belts 6c and 7c.
The polyphenylene sulfide was impregnated into the carbon fiber bundle by being compressed to a diameter of 1 mm, and the polyphenylene sulfide was further solidified in a cooling region.
In this way, a linear FRTP8 made of carbon fiber and polyphenylene sulfide was obtained. The obtained FRTP 8 is rolled into a pair of rubber rolls 9a, 9.
It was taken up by a take-up roll 10 consisting of b.
得られたFRTPは、炭素繊維含有率が約50体積
%であつた。また、横断面を光学顕微鏡で観察し
たところ、炭素繊維とポリフエニレンサルフアイ
ドとが完全に一体化しており、ボイド等は認めら
れなかつた。さらに、曲げ試験をしたところ、曲
げ強度は160Kg/mm2、曲げ弾性率は10.5ton/mm2で
あつた。期待される曲げ強度や曲げ弾性率の目安
は、炭素繊維の引張強度や引張弾性率とその体積
含有率との積で与えられるが、その目安に対し、
曲げ強度、曲げ弾性率ともに約90%に達してい
て、この方法によるFRTPは、期待される力学的
特性に極めて近い性質をもつていることがわか
る。 The obtained FRTP had a carbon fiber content of about 50% by volume. Further, when the cross section was observed with an optical microscope, the carbon fiber and polyphenylene sulfide were completely integrated, and no voids were observed. Furthermore, when a bending test was performed, the bending strength was 160 Kg/mm 2 and the bending modulus was 10.5 ton/mm 2 . The expected bending strength and flexural modulus are given by the product of the carbon fiber's tensile strength and tensile modulus and its volume content.
Both the bending strength and bending modulus reached approximately 90%, indicating that the FRTP produced by this method has properties that are extremely close to the expected mechanical properties.
実施例 2
ポリフエニレンサルフアイドに代えて、東レ社
製ポリブチレンテレフタレート(275℃における
溶融粘度:1000ポアズ)を用いたほかは実施例1
と同様にして、線状FRTPを得た。ただし、樹脂
浴3における溶融ポリブチレンテレフタレートの
温度は260℃とし、無端ベルト6,7の加熱領域
における温度は275℃とした。Example 2 Example 1 except that polybutylene terephthalate manufactured by Toray Industries (melt viscosity at 275°C: 1000 poise) was used instead of polyphenylene sulfide.
A linear FRTP was obtained in the same manner. However, the temperature of the molten polybutylene terephthalate in the resin bath 3 was 260°C, and the temperature in the heating region of the endless belts 6 and 7 was 275°C.
得られたFRTPは、炭素繊維含有率が約60体積
%であつた。また、横断面を光学顕微鏡で観察し
たところ、やはり炭素繊維とポリブチレンテレフ
タレートとが完全に一体化しており、ボイド等は
認められなかつた。さらに、実施例1と同様に曲
げ試験をしたところ、曲げ弾性率は13ton/mm2で
あり、期待される値の約93%であつた。 The obtained FRTP had a carbon fiber content of about 60% by volume. Further, when the cross section was observed with an optical microscope, it was found that the carbon fibers and polybutylene terephthalate were completely integrated, and no voids were observed. Furthermore, when a bending test was conducted in the same manner as in Example 1, the bending elastic modulus was 13 tons/mm 2 , which was about 93% of the expected value.
実施例 3
ポリフエニレンサルフアイドに代えて、英国
ICI社製ポリエーテルスルホン(420℃における溶
融粘度:2000ポアズ)を用いたほかは実施例1と
同様にして、線状FRTPを得た。ただし、樹脂浴
3における溶融ポリエーテルスルホンの温度は
400℃とし、無端ベルト6,7の加熱領域におけ
る温度は420℃とした。Example 3 Instead of polyphenylene sulfide,
A linear FRTP was obtained in the same manner as in Example 1, except that polyether sulfone manufactured by ICI (melt viscosity at 420° C.: 2000 poise) was used. However, the temperature of the molten polyether sulfone in resin bath 3 is
The temperature was set at 400°C, and the temperature in the heating region of the endless belts 6 and 7 was set at 420°C.
得られたFRTPは、炭素繊維含有率が約45体積
%であつた。また、横断面を光学的顕微鏡で観察
したところ、やはり炭素繊維とポリエーテルスル
ホンとが完全に一体化しており、ボイド等は認め
られなかつた。さらに、実施例1と同様に曲げ試
験をしたところ、曲げ弾性率は9ton/mm2であり、
期待される値の約85%であつた。 The obtained FRTP had a carbon fiber content of approximately 45% by volume. Further, when the cross section was observed using an optical microscope, it was found that the carbon fiber and polyether sulfone were completely integrated, and no voids were observed. Furthermore, when a bending test was conducted in the same manner as in Example 1, the bending elastic modulus was 9 ton/ mm2 ,
It was about 85% of the expected value.
実施例 4
ポリフエニレンサルフアイドに代えて、英国
ICI社製ポリエーテルエーテルケトン(420℃にお
ける溶融粘度:5000ポアズ)を用いたほかは実施
例1と同様にして、線状FRTPを得た。ただし、
樹脂浴3における溶融ポリエーテルエーテルケト
ンの温度は400℃とし、無端ベルト6,7の加熱
領域における温度は420℃とした。Example 4 Instead of polyphenylene sulfide,
A linear FRTP was obtained in the same manner as in Example 1, except that polyetheretherketone manufactured by ICI (melt viscosity at 420°C: 5000 poise) was used. however,
The temperature of the molten polyetheretherketone in the resin bath 3 was 400°C, and the temperature in the heating region of the endless belts 6 and 7 was 420°C.
得られたFRTPは、炭素繊維含有率が約40体積
%であつた。また、横断面を光学顕微鏡で観察し
たところ、やはり炭素繊維とポリエーテルエーテ
ルケトンとが完全に一体化しており、ボイド等は
認められなかつた。さらに、実施例1と同様に曲
げ試験をしたところ、曲げ弾性率は8.1ton/mm2で
あり、期待される値の約86%であつた。 The obtained FRTP had a carbon fiber content of about 40% by volume. Further, when the cross section was observed using an optical microscope, it was found that the carbon fiber and polyetheretherketone were completely integrated, and no voids were observed. Furthermore, when a bending test was conducted in the same manner as in Example 1, the bending elastic modulus was 8.1 ton/mm 2 , which was about 86% of the expected value.
実施例 5
実施例1と同様にして得た、ポリフエニレンサ
ルフアイドが付着している炭素繊維束を、互いに
接するように並べて無端ベルトに導いた。以下、
実施例1と同様にして、厚みが0.2mm、幅が40mm
のテープ状FRTPを得た。Example 5 Carbon fiber bundles to which polyphenylene sulfide was obtained, obtained in the same manner as in Example 1, were arranged so as to be in contact with each other and guided to an endless belt. below,
Similar to Example 1, the thickness is 0.2 mm and the width is 40 mm.
A tape-like FRTP was obtained.
得られたFRTPは、炭素繊維含有率が約50体積
%であつた。また、横断面を光学顕微鏡で観察し
たところ、やはり炭素繊維とポリフエニレンサル
フアイドとが完全に一体化しており、ボイドは認
められず、炭素繊維の配列も乱れていなかつた。 The obtained FRTP had a carbon fiber content of about 50% by volume. Further, when the cross section was observed with an optical microscope, it was found that the carbon fibers and polyphenylene sulfide were completely integrated, no voids were observed, and the arrangement of the carbon fibers was not disordered.
実施例 6
実施例5において、炭素繊維束に代えて、旭フ
アイバーグラス社製ガラス繊維束“グラスロン”
ECG150 1/8(単糸径9μm、単糸数:1600本)
を、また、ポリフエニレンサルフアイドに代え
て、東レ社製ナイロン(250℃における溶融粘
度:700ポアズ)をそれぞれ使用した。ただし、
樹脂浴3における溶融ナイロン6の温度は250℃、
無端ベルト6,7の加熱領域における温度は255
℃とした。Example 6 In Example 5, instead of the carbon fiber bundle, a glass fiber bundle “Glaslon” manufactured by Asahi Fiberglass Co., Ltd.
ECG150 1/8 (single thread diameter 9μm, number of single threads: 1600)
In addition, nylon manufactured by Toray Industries (melt viscosity at 250°C: 700 poise) was used in place of polyphenylene sulfide. however,
The temperature of the molten nylon 6 in the resin bath 3 is 250°C,
The temperature in the heating area of endless belts 6 and 7 is 255
℃.
得られた、厚みが0.2mmのテープ状FRTPは、
ガラス繊維含有率が約53体積%であつた。また、
横断面を光学顕微鏡で観察したところ、やはりガ
ラス繊維とナイロン6とが完全に一体化してお
り、ボイド等は認められなかつた。さらに、実施
例1と同様に曲げ試験をしたところ、曲げ強度は
90Kg/mm2、曲げ弾性率は3.4ton/mm2であり、いず
れも期待される値の約90%であつた。 The obtained tape-shaped FRTP with a thickness of 0.2 mm is
The glass fiber content was approximately 53% by volume. Also,
When the cross section was observed using an optical microscope, it was found that the glass fiber and nylon 6 were completely integrated, and no voids were observed. Furthermore, when a bending test was conducted in the same manner as in Example 1, the bending strength was
The weight was 90Kg/mm 2 and the flexural modulus was 3.4ton/mm 2 , both of which were about 90% of the expected values.
(発明の効果)
この発明は、補強繊維束を連続的に走行させな
がら溶融熱可塑性樹脂と接触させ、その補強繊維
束に熱可塑性樹脂を付着せしめる工程と、熱可塑
性樹脂が付着している補強繊維束を、張力下に、
熱可塑性樹脂が溶融粘度200〜20000ポアズの範囲
になる温度に維持された加熱領域と軟化点温度未
満になる温度に維持された冷却領域とを有する一
対の無端ベルト間に導き、その加熱領域におい
て、一対の無端ベルトによる押圧力を利用して、
熱可塑性樹脂が付着している補強繊維束をその太
さまたは厚みが20〜80%の範囲になるように圧縮
して補強繊維束に熱可塑性樹脂を含浸し、そのま
ま冷却領域に通して熱可塑性樹脂を個化せしめる
ものであるから、実施例にも示したように、期待
される力学的特性に極めて近い、優れた特性をも
つ長尺FRTPを、効率よく製造することができ
る。また、この発明は、上述した、従来の、いわ
ゆる湿式含浸法や溶液含浸法と呼ばれる方法のよ
うに溶媒を使用することがないから、溶媒除去の
工程が不要であり、溶媒による作業環境の悪化も
ない。(Effects of the Invention) This invention comprises a process of causing a reinforcing fiber bundle to come into contact with a molten thermoplastic resin while running continuously, and adhering the thermoplastic resin to the reinforcing fiber bundle; The fiber bundle is placed under tension.
The thermoplastic resin is guided between a pair of endless belts having a heating region maintained at a temperature where the melt viscosity is in the range of 200 to 20,000 poise and a cooling region maintained at a temperature below the softening point temperature, and in the heating region , using the pressing force of a pair of endless belts,
The reinforcing fiber bundle with the thermoplastic resin attached is compressed so that its thickness or thickness is in the range of 20 to 80%, the reinforcing fiber bundle is impregnated with the thermoplastic resin, and the reinforcing fiber bundle is passed through a cooling area to cool the thermoplastic resin. Since it individualizes the resin, as shown in the examples, it is possible to efficiently produce long FRTP with excellent properties that are very close to the expected mechanical properties. In addition, unlike the conventional wet impregnation method and solution impregnation method described above, this invention does not use a solvent, so there is no need for a solvent removal process, and the work environment is degraded by the solvent. Nor.
図面は、この発明を実施している様子を示す概
略斜視図である。
1:炭素繊維束(補強繊維束)、2:押出機、
3:樹脂浴、4:ダイ、5:ポリフエニレンサル
フアイド(熱可塑性樹脂)が付着している炭素繊
維束、6:無端ベルト、6a:ホツトロール、6
b:水冷ロール、6c:平ベルト、7:無端ベル
ト、7a:ホツトロール、7b:水冷ロール、7
c:平ベルト、8:FRTP(繊維補強熱可塑性樹
脂)、9a:ロール、9b:ロール、10:引取
ロール。
The drawing is a schematic perspective view showing how the invention is implemented. 1: carbon fiber bundle (reinforced fiber bundle), 2: extruder,
3: Resin bath, 4: Die, 5: Carbon fiber bundle to which polyphenylene sulfide (thermoplastic resin) is attached, 6: Endless belt, 6a: Hot roll, 6
b: water-cooled roll, 6c: flat belt, 7: endless belt, 7a: hot roll, 7b: water-cooled roll, 7
c: flat belt, 8: FRTP (fiber reinforced thermoplastic resin), 9a: roll, 9b: roll, 10: take-up roll.
Claims (1)
可塑性樹脂と接触させ、その補強繊維束に熱可塑
性樹脂を付着せしめる工程と、熱可塑性樹脂が付
着している補強繊維束を、張力下に、上記熱可塑
性樹脂が溶融粘度200〜20000ポアズの範囲になる
温度に維持された加熱領域と軟化点温度未満にな
る温度に維持された冷却領域とを有する一対の無
端ベルト間に導き、その加熱領域において、一対
の上記無端ベルトによる押圧力を利用して、熱可
塑性樹脂が付着している上記補強繊維束をその太
さまたは厚みが20〜80%の範囲になるように圧縮
して補強繊維束に熱可塑性樹脂を含浸し、そのま
ま冷却領域に通して熱可塑性樹脂を固化せしめる
工程とを含む、繊維補強熱可塑性樹脂の製造方
法。1. A step of bringing the reinforcing fiber bundle into contact with a molten thermoplastic resin while continuously traveling and adhering the thermoplastic resin to the reinforcing fiber bundle, and placing the reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached under tension. The thermoplastic resin is guided between a pair of endless belts having a heating region maintained at a temperature where the melt viscosity is in the range of 200 to 20,000 poise and a cooling region maintained at a temperature below the softening point temperature. In this step, the reinforcing fiber bundle to which the thermoplastic resin is attached is compressed using the pressing force of the pair of endless belts so that the thickness or thickness thereof is in the range of 20 to 80%, thereby forming a reinforcing fiber bundle. A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin, comprising the steps of: impregnating a thermoplastic resin with a thermoplastic resin, and passing the thermoplastic resin through a cooling region as it is to solidify the thermoplastic resin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144921A JPS6036136A (en) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | Manufacture of long-sized product of thermoplastic resin reinforced with fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58144921A JPS6036136A (en) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | Manufacture of long-sized product of thermoplastic resin reinforced with fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036136A JPS6036136A (en) | 1985-02-25 |
| JPH0144144B2 true JPH0144144B2 (en) | 1989-09-26 |
Family
ID=15373321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58144921A Granted JPS6036136A (en) | 1983-08-10 | 1983-08-10 | Manufacture of long-sized product of thermoplastic resin reinforced with fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6036136A (en) |
Families Citing this family (12)
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| JP2507565B2 (en) * | 1988-11-24 | 1996-06-12 | 東レ株式会社 | Composite board of thermoplastic resin and reinforcing fiber |
| JP2822465B2 (en) * | 1989-07-20 | 1998-11-11 | 住友化学工業株式会社 | Method for producing fiber reinforced thermoplastic resin product |
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| TWI574831B (en) * | 2014-11-07 | 2017-03-21 | An LFT Process Method for Enhancing the Immersible Rate of Fibers | |
| FR3090450B1 (en) * | 2018-12-20 | 2022-01-21 | Arkema France | FIBROUS MATERIAL IMPREGNATED WITH THERMOPLASTIC POLYMER OF OPTIMUM MOLECULAR WEIGHT AND VISCOSITY AND METHOD FOR PREPARING IT |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2057350A (en) * | 1979-08-24 | 1981-04-01 | Ford Motor Co | Reinforced sheet plastics material |
| JPS58132514A (en) * | 1982-02-01 | 1983-08-06 | Kato Hatsujo Kaisha Ltd | Glass fiber reinforced molding material and manufacturing apparatus thereof |
-
1983
- 1983-08-10 JP JP58144921A patent/JPS6036136A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6036136A (en) | 1985-02-25 |
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