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JP2626345B2 - Method for producing fiber reinforced thermoplastic resin sheet - Google Patents

Method for producing fiber reinforced thermoplastic resin sheet

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Publication number
JP2626345B2
JP2626345B2 JP3251225A JP25122591A JP2626345B2 JP 2626345 B2 JP2626345 B2 JP 2626345B2 JP 3251225 A JP3251225 A JP 3251225A JP 25122591 A JP25122591 A JP 25122591A JP 2626345 B2 JP2626345 B2 JP 2626345B2
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JP
Japan
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fiber
matrix
mat
porosity
fiber mat
Prior art date
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Application number
JP3251225A
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Japanese (ja)
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Inventor
芳明 藤原
幸市 北尾
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
JFE Engineering Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by JFE Engineering Corp filed Critical JFE Engineering Corp
Priority to JP3251225A priority Critical patent/JP2626345B2/en
Publication of JPH0586210A publication Critical patent/JPH0586210A/en
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  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、繊維強化熱可塑性樹
脂シートの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

【0002】[0002]

【従来の技術】補強用繊維マットと熱可塑性樹脂を一体
化し、実質的に気泡のないシート状物を製造する方法
は、例えば特公昭63−15135号公報に開示されている。
ところで、使用する繊維マットの形態は樹脂の含浸速度
(シートの生産性)、含浸シートの強度、成形性などの
性能および含浸時に必要な加圧力に大きく影響するにも
かかわらず、これまでほとんど規定されていない。その
わずかな例外として特公平1−53896号公報及び特公昭5
2−25864号公報に報告がある。前者においては、繊維マ
ットの空間容積を40体積%以下に規定しており、後者に
おいては、繊維補強された熱可塑性発泡体を製造する際
に、圧縮力とそのときの嵩密度でその繊維マットの形態
を規定している。
2. Description of the Related Art A method for producing a sheet-like material having substantially no air bubbles by integrating a reinforcing fiber mat and a thermoplastic resin is disclosed in, for example, JP-B-63-15135.
By the way, although the form of the fiber mat to be used greatly affects the impregnation speed of the resin (sheet productivity), the strength of the impregnated sheet, the performance such as moldability, and the pressing force required at the time of impregnation, it is almost always specified. It has not been. With a few exceptions, Japanese Patent Publication No. 1-53896 and Japanese Patent Publication No. 5
There is a report in JP-A-2-25864. In the former, the space volume of the fiber mat is specified to be 40% by volume or less, and in the latter, when producing a fiber-reinforced thermoplastic foam, the fiber mat is determined by the compression force and the bulk density at that time. Is defined.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前述の特公平1−5389
6号公報での繊維マットの空間容積が40体積%以下との
規定は、本発明の表現では繊維マットの空間率eが0.6
以上に相当する。しかし、繊維マットの空間率(マット
内の空隙体積の割合)は、測定する圧力により大きく変
化する。すなわち、圧力が高いほどeは小さくなる。加
圧力とガラスファイバーマットの空間率の関係を測定し
た一例を図2に示す。同図に示すように、繊維マットの
空間率はマットの加圧力によって大きく変化するため、
測定圧力を含浸工程で材料に加えられる圧力に限定しな
ければ実質的な意味をもたない。仮に、上記特許の記載
を加圧力ゼロにおける繊維マットの形態を表現している
と解釈すると、この場合も実質的意味をもたない。例え
ば、0.5kg/cm2の加圧力下で測定した繊維マットの空間
率が全く同一のものでも、ニードルパンチのあるものと
ないものでは加圧力ゼロでの見掛けの空間率eは、甚だ
しい場合には3倍も異なることがある。
[Problems to be Solved by the Invention]
In Japanese Patent Publication No. 6, the definition that the space volume of the fiber mat is 40% by volume or less is that the space ratio e of the fiber mat is 0.6 in the expression of the present invention.
This corresponds to the above. However, the porosity of the fiber mat (the ratio of the void volume in the mat) varies greatly depending on the pressure to be measured. That is, the higher the pressure, the smaller the value of e. FIG. 2 shows an example of the measurement of the relationship between the pressing force and the void ratio of the glass fiber mat. As shown in the figure, the porosity of the fiber mat changes greatly depending on the pressing force of the mat,
It is meaningless if the measurement pressure is not limited to the pressure applied to the material in the impregnation step. If the description of the above patent is interpreted as expressing the form of the fiber mat at zero pressing force, this case also has no substantial meaning. For example, even if the fiber mat has exactly the same porosity as measured under a pressing force of 0.5 kg / cm 2 , the apparent porosity e at zero pressing force with and without a needle punch is extremely large. Can be three times different.

【0004】次に、特公昭52−25864号公報での圧縮力
とそのときの嵩密度によるその繊維マットの形態の規定
の場合には、嵩密度は繊維の密度を限定すれば本発明で
いう繊維マットの空間率と同様の意味をもちうる。しか
し、マトリックスと繊維マットの構成割合、すなわち重
量割合あるいは体積割合と適正マットの形態との関係に
ついては言及されていない。
[0004] Next, in the case of specifying the form of the fiber mat by the compressive force and the bulk density at that time in Japanese Patent Publication No. 52-25864, the bulk density is defined in the present invention if the fiber density is limited. It can have the same meaning as the porosity of the fiber mat. However, there is no mention of the composition ratio of the matrix and the fiber mat, that is, the relationship between the weight ratio or volume ratio and the form of the proper mat.

【0005】本発明は、上記課題を解決して補強効果が
すぐれた繊維強化熱可塑性シートを材料の歩留りが高
く、かつ安価な設備で製造する方法を提供することを目
的とする。
An object of the present invention is to provide a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic sheet having an excellent reinforcing effect by solving the above-mentioned problems, with a high material yield and at low cost.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するべく鋭意検討を進めマトリックスと繊維の構
成割合(体積割合)を様々に変化させ、かつ繊維マット
の形態(空間率)を様々に変化させ検討した結果、材料
構成とマット形態の適正な組合せがあることを見出し、
本発明に到った。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above-mentioned object, and variously changed the composition ratio (volume ratio) of the matrix and the fiber, and changed the form (space ratio) of the fiber mat. As a result of various changes, we found that there was an appropriate combination of material composition and mat form,
The present invention has been made.

【0007】すなわち、本発明はマトリックスを繊維マ
ットに含浸させる含浸圧力を2kgf/cm以下と
し、含浸前の該マトリックスの体積(A)と繊維マット
の繊維の体積(B)の比(A/B、但しA+B=1)、
及び前記含浸圧力下における繊維マットの空間率を予め
求めて、該空間率がA〜(A−B)の範囲になる空間率
の繊維マットを用い、該繊維マットに前記範囲を満足す
る量のマトリックスを供給し、該マトリックスが軟化流
動する状態になるまで加熱して前記含浸圧力でマトリッ
クスを繊維マットに含浸させ、その後該マットがシート
厚方向に膨れないように圧力を加えながらマトリックス
を冷却固化させることを特徴とする繊維強化熱可塑性樹
脂シートの製造方法に関するものである。
That is, in the present invention, the impregnation pressure for impregnating the fiber mat with the matrix is 2 kgf / cm 2 or less, and the ratio of the volume (A) of the matrix before impregnation to the volume (B) of the fibers of the fiber mat (A / B, where A + B = 1),
And a porosity of the fiber mat under the impregnation pressure is determined in advance, and a fiber mat having a porosity in which the porosity is in the range of A to (AB) is used. The matrix is supplied, heated until the matrix is in a state of softening and flowing, and the matrix is impregnated into the fiber mat at the impregnation pressure, and then the matrix is cooled and solidified while applying pressure so that the mat does not expand in the sheet thickness direction. The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet.

【0008】この繊維強化熱可塑性樹脂シートの構成成
分であるマトリックスと繊維は、このシートの用途、要
求される特性等に応じて選択されるものであり、マトリ
ックスとして使用される熱可塑性樹脂としては、ポリエ
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−プロピレ
ン共重合体樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂、
エチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂、ナイロン
樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリスチレン
樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセター
ル樹脂、メタクリル樹脂、これらを含むブレンド樹脂な
どを挙げることができる。
[0008] The matrix and the fiber, which are constituents of the fiber reinforced thermoplastic resin sheet, are selected according to the use of the sheet, required characteristics, and the like. As the thermoplastic resin used as the matrix, , Polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene-propylene copolymer resin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin,
Ethylene-acrylate copolymer resin, nylon resin, polyethylene terephthalate resin, polystyrene resin, polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin,
Examples thereof include a polycarbonate resin, a polyamide resin, a polyacetal resin, a methacrylic resin, and a blend resin containing these.

【0009】繊維は、繊維強化熱可塑性樹脂シートに使
用されるもののなかから選択することができ、この繊維
の例としてガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド
繊維等を挙げることができる。例示した高弾性率繊維は
一般に剛直であり、不織布を形成するのに必要な繊維同
志のからみ合いが乏しいため、必要に応じて例えば、ポ
リプロピレンやポリエステルなどの合成繊維を加えても
よい。繊維の長さは6〜100mm程度、特に13〜50mm程度
が適当であり、アスペクト比としては1000以上のものが
好ましい。
The fibers can be selected from those used for fiber-reinforced thermoplastic resin sheets. Examples of the fibers include glass fibers, carbon fibers, metal fibers, and aramid fibers. The exemplified high modulus fibers are generally rigid and have poor entanglement of the fibers required to form the nonwoven fabric, so that synthetic fibers such as polypropylene and polyester may be added as necessary. The fiber length is suitably about 6 to 100 mm, especially about 13 to 50 mm, and the aspect ratio is preferably 1000 or more.

【0010】マトリックス(A)/繊維(B)の体積比は、繊
維強化熱可塑性樹脂シートの強度等から定められ、通例
0.95/0.05〜0.60/0.40程度、好ましくは0.9/0.1〜0.
7/0.3程度の範囲内で設定される。
The volume ratio of the matrix (A) / fiber (B) is determined from the strength of the fiber-reinforced thermoplastic resin sheet and the like.
About 0.95 / 0.05 to 0.60 / 0.40, preferably 0.9 / 0.1 to 0.
It is set within the range of about 7 / 0.3.

【0011】繊維マットは、上記のマトリックス/繊維
の体積比(A/B、但しA+B=1)において、マトリ
ックスの含浸工程で繊維マットに加えられる圧力下での
該マットの空間率がA〜(A−B)の範囲内になるもの
が用いられる。空間率と含浸されないで繊維マット外に
残るマトリックスの関係を求めた結果を図1に示す。図
中□は繊維の体積率が5%(従って、マトリックスの体
積率が95%)の場合を、◆は繊維の体積率が10%の場合
を、○は20%、◇は30%、そして■は40%の場合をそれ
ぞれ示している。本発明においては、図1においてマッ
ト外に残るマトリックスの体積率が0〜50%になる空間
率を有する繊維マットを使用する。表で示すと次のよう
になる。好ましい空間率は、マット外に残るマトリック
スの体積率が0〜46%、特に5〜30%になる範囲であ
る。
In the fiber mat, the space ratio of the mat under the pressure applied to the fiber mat in the matrix impregnation step is A to (in the matrix / fiber volume ratio (A / B, where A + B = 1)). Those which fall within the range of AB) are used. FIG. 1 shows the result of determining the relationship between the porosity and the matrix remaining outside the fiber mat without being impregnated. In the figure, □ indicates the case where the volume ratio of the fiber is 5% (accordingly, the volume ratio of the matrix is 95%), ◆ indicates the case where the volume ratio of the fiber is 10%, ○ indicates 20%, Δ indicates 30%, and ■ indicates the case of 40%. In the present invention, a fiber mat having a porosity in which the volume ratio of the matrix remaining outside the mat in FIG. 1 is 0 to 50% is used. This is shown in the table below. The preferred porosity is such that the volume fraction of the matrix remaining outside the mat is 0 to 46%, particularly 5 to 30%.

【0012】[0012]

【表1】 [Table 1]

【0013】実際の繊維マットは、完全な均質とはかぎ
らないため、eの平均値が上限値と同一であっても局所
的にこの値をこえる部分がある場合もある。このような
場合には、計算上含浸に関与しないマトリックスが約5
体積%程度(90/10の場合、e=0.895)残っていてもよ
い。繊維マットが均質な場合、eが上限値と等しくても
よい。
Since the actual fiber mat is not always completely homogeneous, even if the average value of e is the same as the upper limit value, there may be a portion locally exceeding this value. In such a case, there is about 5
About 90% by volume (e = 0.895 in the case of 90/10) may remain. If the fiber mat is homogeneous, e may be equal to the upper limit.

【0014】上記のマトリックスの溶融含浸を行う際の
圧力を加えたときの不織布の空間率eは次のようにして
求めることができる。先ず、総重量W〔g〕、面積S
〔cm2〕を測定してある任意の厚さの繊維不織布を上下
に常盤を有する加圧装置にセットし、この不織布に均一
に所定圧力を加え、不織布の厚さが変化しなくなるまで
(通常約5分)同じ圧力を加え続ける。次に、圧縮され
た状態の不織布の厚さt〔cm〕と面積S'〔cm2〕(通常
初期面積Sと同じ)を測定する。その結果、空間率eは
次式で求められる。
The porosity e of the nonwoven fabric when pressure is applied during the above-mentioned melt impregnation of the matrix can be determined as follows. First, total weight W [g], area S
A fiber non-woven fabric having an arbitrary thickness measured in [cm 2 ] is set in a pressing device having a vertical plate and a predetermined pressure is uniformly applied to the non-woven fabric until the thickness of the non-woven fabric no longer changes (usually (Approximately 5 minutes) Continue applying the same pressure. Next, the thickness t [cm] and the area S '[cm 2 ] (usually the same as the initial area S) of the compressed nonwoven fabric are measured. As a result, the space ratio e is obtained by the following equation.

【0015】[0015]

【化1】 1:繊維の真の体積〔cm3〕=W/σ σ:繊維の比重 v2:圧縮時の不織布の見掛け体積〔cm3〕=t×S'Embedded image v 1 : true volume of fiber [cm 3 ] = W / σ σ: specific gravity of fiber v 2 : apparent volume of non-woven fabric at compression [cm 3 ] = t × S ′

【0016】繊維マットの空間率eが温度によってほと
んど変化しない場合には、常温での測定でよい。しか
し、含浸前の繊維マットが補強繊維以外の材料、例えば
繊維状マトリックス、粉体状マトリックス、エマルジョ
ン状マトリックスを含む場合、これらの成分を除いたも
の、すなわち含浸工程時に補強用繊維マットとして機能
する成分のみを空間率測定に用いるべきである。繊維マ
ットの空間率が温度により大きく変化する場合には、含
浸工程の温度に等しい温度で空間率を測定する。
When the porosity e of the fiber mat hardly changes with temperature, the measurement may be performed at room temperature. However, when the fiber mat before impregnation contains a material other than reinforcing fibers, for example, a fibrous matrix, a powdery matrix, and an emulsion matrix, those excluding these components, that is, function as a reinforcing fiber mat during the impregnation step. Only components should be used for porosity measurements. If the porosity of the fiber mat changes significantly with temperature, measure the porosity at a temperature equal to the temperature of the impregnation step.

【0017】空間率の異なる繊維マットは次のようにし
て製造できる。市販の繊維、例えばガラス繊維の非連続
繊維束(チョップドストランド)をヘンシェルミキサー
などの装置を使用して、比較的弱い剪断力を繊維束に加
えて開繊させる。このとき、ミキサー内での攪拌時間を
変えることにより、繊維束の開繊度合を変化させること
ができる。即ち、長時間攪拌させるとより開繊が進行
し、製造される繊維の集合体は嵩密度の低いものにな
る。このようにして、嵩密度の異なる繊維集合体を不織
布業界で使用される給繊機やコンデンサーを用いてマッ
ト状に分散させ、嵩密度、即ち空間率の異なる繊維マッ
トが製造できる。
Fiber mats having different porosity can be manufactured as follows. A discontinuous fiber bundle (chopped strand) of commercially available fiber, for example, glass fiber, is opened by applying a relatively weak shear force to the fiber bundle using an apparatus such as a Henschel mixer. At this time, the degree of fiber bundle opening can be changed by changing the stirring time in the mixer. That is, when the stirring is performed for a long time, the fiber opening proceeds more, and the aggregate of the produced fibers has a low bulk density. In this way, fiber aggregates having different bulk densities are dispersed in a mat shape using a fiber feeder or a condenser used in the nonwoven fabric industry, and fiber mats having different bulk densities, that is, different void ratios can be manufactured.

【0018】繊維束の開繊方法としては、他にスパイク
の付いたシリンダー・オープナーを用いる方法、繊維集
束剤を溶媒などにより除去する方法、高速のエアーを吹
きつける方法などがある。
Other methods for opening the fiber bundle include a method using a cylinder opener with a spike, a method for removing the fiber sizing agent with a solvent or the like, and a method for blowing high-speed air.

【0019】また、繊維マットの空間率を簡便に調整す
る方法としては、予め空間率が既知である高空間率マッ
トと低空間率マットを多量に準備しておき、この両者を
積層又は混合させることにより任意の空間率マットを製
造できる。
As a method of easily adjusting the porosity of the fiber mat, a large amount of a high porosity mat and a low porosity mat having a known porosity are prepared in advance, and both are laminated or mixed. By doing so, an arbitrary space ratio mat can be manufactured.

【0020】繊維マットは、ニードルパンチにより接合
されていてもよく、またバインダーにより接合されてい
てもよい。また、繊維の一部又は全部が一方向に配向し
ていてもよい。また、その構造が厚み方向に不均一、即
ち空間率の異なる層が積層された構造でもよく、また特
開平3−47740号公報に開示されているように、空間率
が厚み方向に連続的に変化する構造でもよい。厚み方向
に不均一のマットの場合、全体の空間率eを代表値とし
て使用できる。しかし、すべての層が本発明の空間率の
下限値以上であることが補強効果の点で望ましい。繊維
の30〜95%が一方向に、70〜5%がランダム方向に配向
している繊維マットは、次のようにして製造することが
できる。
The fiber mats may be joined by a needle punch or may be joined by a binder. Further, some or all of the fibers may be oriented in one direction. Further, the structure may be non-uniform in the thickness direction, that is, a structure in which layers having different porosity may be laminated, and as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-47740, the porosity is continuously increased in the thickness direction. A structure that changes may be used. In the case of a mat that is not uniform in the thickness direction, the entire porosity e can be used as a representative value. However, it is desirable from the viewpoint of the reinforcing effect that all the layers have a porosity of not less than the lower limit of the present invention. A fiber mat in which 30-95% of the fibers are oriented in one direction and 70-5% in a random direction can be manufactured as follows.

【0021】原料として使用する繊維は、数十本から数
千本の単繊維が集束された安価な非連続繊維束(チョッ
プドストランド)か、連続繊維を予め任意の長さにカッ
トして用いる。この非連続繊維束は未開繊のまま使用し
てもよいが一部を開繊させておくことが好ましい。開繊
の程度は一部がモノフィラメント迄開繊された程度がよ
い。未開繊のものの割合が50重量%以上、好ましくは50
〜90重量%程度が適当である。
The fibers used as raw materials are inexpensive discontinuous fiber bundles (chopped strands) in which tens to thousands of single fibers are bundled, or continuous fibers are cut into arbitrary lengths before use. The discontinuous fiber bundle may be used without being spread, but it is preferable to partially open the fiber bundle. The degree of spreading is preferably such that a part of the fiber is spread to a monofilament. 50% by weight or more, preferably 50% by weight of unopened
About 90% by weight is appropriate.

【0022】6〜100mmの長さにカットされた非連続繊
維束をそのままの状態で、又は繊維が著しく損傷されな
い範囲で任意の程度開繊した状態で、表面にスパイクを
有する回転するドラム状シリンダーに定量的に供給す
る。
A rotating drum-shaped cylinder having spikes on its surface in a state where the discontinuous fiber bundle cut to a length of 6 to 100 mm is left as it is, or in a state where the fiber is opened to any extent within a range where the fiber is not significantly damaged. Quantitatively.

【0023】非連続繊維束の開繊を行う最も代表的な方
法は、乾式不織布製造装置の一つとして普及している開
繊機、ビーターあるいはブレンダーと呼ばれる装置を使
用する方法である。他の方法としては、いわゆるヘンシ
ェルミキサーなどを用いてもよい。また、繊維束を回転
する羽根を有する送綿機などを通じて空気と共に空送す
るだけでもある程度開繊することができる。
The most typical method for opening a discontinuous fiber bundle is to use an apparatus called a spreader, a beater or a blender which is widely used as one of dry nonwoven fabric manufacturing apparatuses. As another method, a so-called Henschel mixer may be used. Further, it is possible to open the fiber bundle to some extent only by air-feeding the fiber bundle with air through a cotton feeder having rotating blades or the like.

【0024】非連続繊維束を表面にスパイクを有するド
ラム状シリンダーに定量的に供給する方法は乾式の不織
布製造技術をそのまま適用することができる。
The method for quantitatively supplying the discontinuous fiber bundle to the drum-shaped cylinder having spikes on the surface can be directly applied to a dry nonwoven fabric manufacturing technique.

【0025】表面にスパイクを有するドラム(スパイク
ドラム)としては、不織布業界で普及しているカード機
に装着されているものをそのまま使用することができ
る。カード機では一般にはフィードされた繊維を表面に
スパイクを有する回転するドラム状シリンダーに接触さ
せる。スパイクはちょうどくしが髪をすくように繊維を
不織布状に整える。回転するシリンダー上で整えられた
繊維は最終的にはドッファーと呼ばれる隣接する他のス
パイクを有するドラムに移され、次の工程へと移送され
て行く。スパイクの形状は、いわゆるメタリックワイヤ
ー(のこぎり刃状)、針布(針状)と呼ばれるものが一
般的である。
As a drum having a spike on its surface (spike drum), a drum mounted on a card machine which is widely used in the nonwoven fabric industry can be used as it is. In card machines, the fed fibers are generally brought into contact with a rotating drum cylinder having spikes on the surface. Spikes arrange the fibers into a nonwoven fabric just like a comb squeezes hair. The fibers arranged on the rotating cylinder are ultimately transferred to a drum having other adjacent spikes, called a doffer, and transferred to the next step. The shape of the spike is generally a so-called metallic wire (saw blade shape) or a garment (needle shape).

【0026】ドラム表面に突出している長さは数mm〜1
cm程度である。スパイクの植設数は一般にポイント数+
〜数百本/inch2程度である。カード機では目的とする不
織布に応じて、上記のシリンダー及びドッファーの他に
テーカイン、ウォーカー、ストリッパーなどの回転する
ドラムを付設することができる。
The length protruding from the drum surface is several mm to 1
cm. The number of spikes planted is generally the number of points +
~ Several hundred pieces / inch 2 . In the card machine, a rotating drum such as a takein, a walker, a stripper or the like can be provided in addition to the cylinder and the doffer in accordance with a target nonwoven fabric.

【0027】構成繊維の一部が一方向に配向した不織布
は互いに隣接して回転する上記の表面にスパイクを有す
る複数のドラムの回転数を互いに変えることによって形
成することができる。一方向(ドラムの回転方向)に配
向している繊維の割合は使用する繊維の種類、すなわち
材質、繊維長、繊維径等と繊維の混合状態及び開繊度、
使用するドラムのスパイクの形状、本数等と回転速度、
繊維のフィード速度等によって変化する。換言すれば、
使用する繊維と装置が定まっていれば繊維のフィード速
度と各ドラムの回転速度を制御することによって、一方
向に配向している繊維の割合を制御することができる。
そこで、使用する繊維と装置について予めフィード速度
と各ドラムの回転数を変えて各条件ごとに形成される不
織布中の一方向に配向している繊維の割合を求めておい
て、このデータに基づいて運転を行なえばよい。スパイ
クドラムの本数は最低で2本あればよく、通常2〜10本
程度、多くの場合は2〜5本程度を連設して使用する。
一般に後段のスパイクドラムの回転速度が前段のスパイ
クドラムより速ければ速い程、一方向に配向している繊
維の割合が増し、連設されるスパイクドラムの本数が多
くなる程、その状態が増長される。なお、後段のスパイ
クドラムの回転数は前段のスパイクドラムより速くなく
とも繊維の一部は回転方向に配向される。一方向に配合
している繊維の割合を測定する方法は、直接目視により
測定するのが一般的であるが、他の方法としては、不織
布の拡大写真をコンピューターによる画像処理を行って
定量することもできる。
A nonwoven fabric in which a part of the constituent fibers is oriented in one direction can be formed by changing the rotation speed of a plurality of drums having spikes on the surface rotating adjacent to each other. The proportion of fibers oriented in one direction (the direction of rotation of the drum) depends on the type of fiber used, that is, the material mixture, fiber length, fiber diameter, etc.
The shape, number and rotation speed of the spikes on the drum used,
It changes depending on the fiber feed speed and the like. In other words,
If the fibers to be used and the apparatus are determined, the rate of the fibers oriented in one direction can be controlled by controlling the feed speed of the fibers and the rotation speed of each drum.
Therefore, the feed rate and the number of rotations of each drum are changed in advance for the fiber and the device to be used, and the ratio of the fiber oriented in one direction in the nonwoven fabric formed for each condition is obtained. You only need to drive. The minimum number of spike drums is two, and usually about 2 to 10, usually 2 to 5 spike drums.
Generally, the higher the rotation speed of the latter spike drum is, the higher the proportion of fibers oriented in one direction is, and the greater the number of spike drums connected in series is, the more the state is increased. You. Even if the number of rotations of the latter spike drum is not faster than that of the former spike drum, some of the fibers are oriented in the rotation direction. The method of measuring the percentage of fibers blended in one direction is generally measured directly by visual observation, but the other method is to quantify an enlarged photograph of the nonwoven fabric by computer image processing. Can also.

【0028】形成される不織布の空間率は繊維の種類と
配向性のほか、開繊度も影響し、しかも開繊は不織布形
成時においてもスパイクドラム通過等によって進行す
る。しかし、使用する繊維と装置が定まれば繊維のフィ
ード速度と各ドラムの回転速度に応じて形成される不織
布の空間率はほぼ一定値になるから、予めこれらの条件
ごとに不織布の空間率を求めておいてこのデータに基づ
いて運転を行なえばよい。
The porosity of the formed nonwoven fabric is influenced not only by the type and orientation of the fibers but also by the degree of fiber opening. In addition, the fiber opening progresses during the formation of the nonwoven fabric by passing through a spike drum or the like. However, if the fiber to be used and the device are determined, the porosity of the nonwoven fabric formed according to the feed speed of the fiber and the rotation speed of each drum becomes substantially constant. Then, it is sufficient to drive the vehicle based on this data.

【0029】カード機を使って作製できる不織布は通常
ガラス繊維の場合で目付量が数g/m2〜数+g/m2、多くて
も100g/m2である。従って、任意の目付量の不織布を作
製するためにはカード機を複数台並べて、各カード機か
ら排出される不織布を多段に積層する方法、一台のカー
ド機で作製した不織布をロール状に巻取り、このロール
を複数本準備した後、各々のロールから不織布を繰り出
しながら積層する方法、上記の方法の組合せなどが考え
られる。こうして形成される不織布の積層体は、ニード
ルパンチなどの機械的手段で接合を行い、不織布強度を
向上させることができるが、これらの加工は加工後の不
織布の空間率eが本発明の範囲外にならないよう配慮す
る必要がある。また、不織布積層体をバインダーによっ
て接合することもできる。
The nonwoven fabric which can be produced by using a card machine is usually made of glass fiber and has a basis weight of several g / m 2 to several + g / m 2 , at most 100 g / m 2 . Therefore, in order to produce a nonwoven fabric having an arbitrary basis weight, a method of arranging a plurality of card machines, stacking the nonwoven fabrics discharged from each card machine in multiple stages, and winding the nonwoven fabric produced by one card machine in a roll shape. After preparing a plurality of rolls, a method of laminating the nonwoven fabric while feeding out each roll, a combination of the above methods, and the like are considered. The laminate of the nonwoven fabric thus formed can be joined by mechanical means such as a needle punch to improve the strength of the nonwoven fabric. However, in these processes, the void ratio e of the processed nonwoven fabric is out of the range of the present invention. It is necessary to take care not to become Further, the nonwoven fabric laminate can be joined by a binder.

【0030】一方、本発明においては簡略化されたプロ
セスにより任意の目付量の配向された不織布を得ること
ができる。一台のカード機から取り出された長尺の不織
布をその長尺方向と平行に移動するコンベア上に折り重
ね、繊維の配向が乱れないように任意の目付量にする。
折り重ねる方法は該コンベア上にその走行方向に前段に
往復動する装置を設けて、そこから長尺の不織布を繰り
出せばよい。この装置にはコンベア、リール等のウェブ
繰出し機能を有するものを用いればよい。この折り重ね
積層不織布をニードルパンチなどの加工により接合した
不織布とする。これにより、一台のカード機で最小の工
程とスペースで任意の目付量の不織布を繊維の配向を乱
すことなく得ることができる。
On the other hand, in the present invention, an oriented nonwoven fabric having an arbitrary basis weight can be obtained by a simplified process. The long nonwoven fabric taken out of one card machine is folded on a conveyor moving in parallel with the long direction, and the weight is set to an arbitrary weight so that the fiber orientation is not disturbed.
The folding may be performed by providing a device for reciprocating the conveyor in a preceding stage in the traveling direction on the conveyor, and feeding out the long nonwoven fabric therefrom. What has a web feeding function, such as a conveyor and a reel, may be used for this apparatus. The folded laminated nonwoven fabric is made into a nonwoven fabric joined by processing such as needle punching. As a result, a nonwoven fabric having an arbitrary basis weight can be obtained without disturbing the fiber orientation in a single card machine with a minimum process and space.

【0031】マトリックスはフィルム状、溶融樹脂、粉
体、粒状、繊維状、エマルジョン状のいずれの形態であ
ってもよい。また、公知の添加剤を加えてもよい。
The matrix may be in any form of a film, a molten resin, a powder, a granule, a fiber, and an emulsion. Further, known additives may be added.

【0032】マトリックスを供給した後は、該マトリッ
クスが少なくとも軟化流動する状態になるまで加熱加圧
して、該マットにマトリックスを含浸させる。加熱温度
は少なくともマトリックスを軟化させうる温度であり、
これはマトリックスの種類によって異なる。
After supplying the matrix, the mat is impregnated with the matrix by applying heat and pressure until the matrix is at least softened and fluidized. The heating temperature is a temperature that can at least soften the matrix,
This depends on the type of matrix.

【0033】本発明で使用する含浸圧力は、2kgf/cm2
下で十分である。連続的にシートを製造する場合、二枚
のエンドレスベルトの間で含浸と冷却を行う方法が知ら
れている(特公昭63−15135号公報)。圧力が低くてよ
いことは含浸装置を安価にし、またシール材を使用しな
くても材料歩留りを高くすることができる。ただし、シ
ート厚の減少は時間とともに徐々に進行する可能性があ
るため、プレス面のクリアランス制御(下限制御)はあ
ったほうが良い。
The impregnation pressure used in the present invention is 2 kgf / cm 2 or less. In the case of continuously producing a sheet, a method of impregnating and cooling between two endless belts is known (Japanese Patent Publication No. 63-15135). The low pressure may make the impregnating device inexpensive, and may increase the material yield without using a sealing material. However, since there is a possibility that the reduction in the sheet thickness may gradually progress with time, it is better to perform clearance control (lower limit control) on the pressed surface.

【0034】本発明の方法により、繊維強化熱可塑性樹
脂発泡体を製造することもできる。その場合、気泡なく
含浸させた後、シートに加える圧力を含浸工程の圧力よ
り低くし、樹脂が流動できる温度に加熱しながら繊維マ
ットの反発力によりシートを厚み方向に膨張させる。
According to the method of the present invention, a fiber-reinforced thermoplastic resin foam can also be produced. In this case, after impregnation without bubbles, the pressure applied to the sheet is made lower than the pressure in the impregnation step, and the sheet is expanded in the thickness direction by the repulsive force of the fiber mat while heating to a temperature at which the resin can flow.

【0035】繊維マットにマトリックスを含浸させた後
は、該マットがシート厚方向に膨れないように圧力を加
えながらマトリックスを冷却固化させればよい。
After impregnating the fiber mat with the matrix, the matrix may be cooled and solidified while applying pressure so that the mat does not expand in the sheet thickness direction.

【0036】[0036]

【作用】本発明の方法においては、繊維マットを含浸時
に加えられる圧力下での空間率が、マトリックスを含浸
させた際にマトリックスが丁度繊維マットの空間を充填
する状態からシートの50体積%がマットに含浸されない
で残る状態の範囲内になるものを採用している。本発明
者らは、空間率がこの下限値以下になると、繊維の補強
効果が著しく低下することを見出した。また、空間率が
上記下限値以下では含浸工程で材料に圧力と温度が加え
られる際、繊維マットに含浸していかない残りの50体積
%以上のマトリックスが、含浸が完了する以前にシート
の幅方向へ流出してしまう。この現象は加圧力が高く、
マトリックスの粘度が低く、かつ加圧する時間が長い程
顕著である。この結果、含浸後のシートには材料(特に
マトリックス)の幅方向への流出による材料歩留りの低
下、マトリックス流出による繊維含有率の増加、含浸シ
ートの板厚低下などが起こり、材料コストの増加および
品質が不安定となる。この現象を防止するためには、含
浸工程および冷却工程で材料の周りに所定の板厚を有す
るシール材を装着する必要があるが、本発明で採用した
空間率の繊維マットを用いた場合には、このシール材が
なくてもマトリックスの流出は少ない。
In the method of the present invention, the porosity under the pressure applied during the impregnation of the fiber mat is such that when the matrix is impregnated, 50% by volume of the sheet is changed from the state where the matrix just fills the space of the fiber mat. A material that is not impregnated into the mat but falls within the range of the remaining state is adopted. The present inventors have found that when the porosity is equal to or less than the lower limit, the reinforcing effect of the fiber is significantly reduced. When the porosity is less than the above lower limit, when pressure and temperature are applied to the material in the impregnation step, the remaining 50% by volume or more of the matrix that does not impregnate the fiber mat is removed before the impregnation is completed. Leaked to This phenomenon is high pressure,
This is more noticeable as the viscosity of the matrix is lower and the time for pressurization is longer. As a result, in the impregnated sheet, the material (especially the matrix) decreases in the material yield due to the outflow in the width direction, the fiber content increases due to the outflow of the matrix, the thickness of the impregnated sheet decreases, and the like, resulting in an increase in material cost and Quality becomes unstable. In order to prevent this phenomenon, it is necessary to attach a sealing material having a predetermined thickness around the material in the impregnation step and the cooling step, but when using a fiber mat having a porosity adopted in the present invention, In this case, the outflow of the matrix is small even without this sealing material.

【0037】[0037]

【実施例】【Example】

実施例1 富士ファイバーグラス製ガラスチョップドストランド F
ES−13−1250(繊維長13mm、繊維径17μm、集束本数13
5本)を三井三池化工機製ヘンシェルミキサーFM75Jに10
00gずつ投入し、ZoSo羽根を周速約40mとなる回転数
で攪拌した。攪拌時間は10、30、60、120秒と変化させ
た。それぞれの攪拌時間後に得られたガラス繊維集合体
を観察すると、繊維集束の開繊が攪拌時間の増加ととも
に進行し、次第に嵩高い綿状になっているのが認められ
た。各攪拌時間後の繊維をそれぞれ中央綿機製作所製の
コンデンサーと呼ばれる集綿装置へエアにより連続的に
送り込み、幅750mm、長さ1500mmの4種類の繊維略マッ
トを得た。この繊維の略マットをいわゆるランダムウェ
ーバーと呼ばれる装置にフィードし、移動するコンベア
上に繊維を散布集積させて目的の繊維マットを得た。こ
の繊維マットの目付量はランダムウェーバーのコンベア
速度を調節することにより、どれも約994g/m2とした。
次に、各々の繊維マットの空間率eを圧力1kgf/cm2の条
件で測定した。
Example 1 Fuji Fiberglass Glass Chopped Strand F
ES-13-1250 (13mm fiber length, 17μm fiber diameter, 13 bundles)
5) into a Henschel mixer FM75J manufactured by Mitsui Miike Kakoki Co., Ltd.
Then, the ZoSo blades were stirred at a rotation speed of about 40 m in peripheral speed. The stirring time was changed to 10, 30, 60, and 120 seconds. Observation of the glass fiber aggregate obtained after each stirring time revealed that fiber bundle opening progressed with an increase in the stirring time and gradually became bulky and flocculent. The fibers after each stirring time were continuously fed by air to a cotton collecting device called a condenser manufactured by Chuo Cotton Machine Works, and four types of fiber mats having a width of 750 mm and a length of 1500 mm were obtained. The approximate mat of the fibers was fed to a device called a so-called random weber, and the fibers were dispersed and accumulated on a moving conveyor to obtain a target fiber mat. The basis weight of each fiber mat was adjusted to about 994 g / m 2 by adjusting the conveyor speed of the random weber.
Next, the porosity e of each fiber mat was measured under the conditions of a pressure of 1 kgf / cm 2 .

【0038】こうして目付量が994g/m2で1kgf/cm2の圧
力での空間率eがそれぞれ0.60、0.67、0.75、0.80であ
り、この圧力に対する厚みがそれぞれ1.0、1.2、1.6、
2.0mmのガラス繊維マット(ニードルパンチなし)を得
た。30cm×30cmの各空間率のガラス繊維マットについ
て、その2枚とやはり30cm×30cmの大きさでフィルム厚
が0.78mmでMIが60g/10分のポリプロピレンフィルム4
枚をポリプロピレンフィルム/ガラス繊維マット/ポリ
プロピレンフィルム/ポリプロピレンフィルム/ガラス
繊維マット/ポリプロピレンフィルムの順に積層した。
この積層物は、マトリックス/繊維の体積比が0.80/0.
20になる。この積層物を1mm厚のステンレススチール板
2枚の間にはさみ、200℃のホットプレスにて1kgf/cm2
の圧力で4分間加熱加圧した。その後、直ちにステンレ
ス板とともに25℃の冷却プレスに移動させ、1kgf/cm2
圧力で1分間冷却加圧した。スペーサーやシール材は使
用しなかった。得られたシートの断面は図3に示すよう
に、e=0.60以外のものは板厚方向にマトリックス3が
繊維2のマットほぼ全体に広がっていた。評価結果を表
1に示す。
Thus, the basis weight is 994 g / m 2 , the porosity e at a pressure of 1 kgf / cm 2 is 0.60, 0.67, 0.75, 0.80, respectively, and the thickness for this pressure is 1.0, 1.2, 1.6,
A 2.0 mm glass fiber mat (without needle punch) was obtained. For the glass fiber mats with each space ratio of 30cm x 30cm, two of them and the polypropylene film 4 also having a size of 30cm x 30cm, a film thickness of 0.78mm and MI of 60g / 10min.
The sheets were laminated in the order of polypropylene film / glass fiber mat / polypropylene film / polypropylene film / glass fiber mat / polypropylene film.
The laminate had a matrix / fiber volume ratio of 0.80 / 0.
It becomes 20. This laminate is sandwiched between two 1 mm-thick stainless steel plates, and pressed at 200 ° C. with a hot press of 1 kgf / cm 2.
For 4 minutes. Then, it was immediately moved to a cooling press at 25 ° C. together with the stainless steel plate, and was cooled and pressed at a pressure of 1 kgf / cm 2 for 1 minute. No spacers or seals were used. As shown in FIG. 3, the cross section of the obtained sheet had a matrix 3 spread over almost the entire mat of the fibers 2 in the thickness direction except for e = 0.60. Table 1 shows the evaluation results.

【0039】比較例1 ガラス繊維マットの1kgf/cm2での空間率eが0.56および
0.85である以外は、上記実施例1と全く同じにしてシー
トを作製した。このシートにおいては、e=0.56のもの
はマトリックスの周辺への流出が多くなり、結果として
繊維含有率が設定値の20体積%よりも高く、かつシート
厚みが設定値の3.8〜4.0mmよりも薄くなった。また、シ
ート1の断面は図4のようにマトリックス3と繊維2が
明らかな積層構造となり補強効果、曲げ強さが低かっ
た。e=0.85のものは図6に示すようにマトリックスが
マット内を充満できず、含浸不良部4があった(図
4)。評価結果を表2に示す。
Comparative Example 1 The void ratio e at 1 kgf / cm 2 of the glass fiber mat was 0.56 and
A sheet was produced in exactly the same manner as in Example 1 except that the value was 0.85. In this sheet, the one with e = 0.56 has a greater outflow to the periphery of the matrix, so that the fiber content is higher than the set value of 20% by volume and the sheet thickness is higher than the set value of 3.8 to 4.0 mm. It has become thin. Further, as shown in FIG. 4, the cross section of the sheet 1 had a clearly laminated structure of the matrix 3 and the fiber 2, and the reinforcing effect and the bending strength were low. In the case of e = 0.85, as shown in FIG. 6, the matrix could not fill the inside of the mat, and there were impregnation defective portions 4 (FIG. 4). Table 2 shows the evaluation results.

【0040】[0040]

【表2】 [Table 2]

【0041】実施例2 含浸工程および冷却工程を2枚のエンドレスベルトの間
で連続的に行った。ベルト間のクリアランスを3.8mmと
した。ベルト温度は含浸工程で200℃、冷却工程で30℃
になるようにした。シール材は使用しなかった。ガラス
繊維マットは1kgf/cm2で空間率e=0.75の実施例1のマ
ットを使用し、マトリックスは実施例1のポリプロピレ
ンのフィルムを使用して、構成割合はマトリックス/繊
維=80/20体積%とした。ベルトの圧力は1kgf/cm2に設
定した。
Example 2 The impregnation step and the cooling step were performed continuously between two endless belts. The clearance between the belts was 3.8 mm. The belt temperature is 200 ° C in the impregnation process and 30 ° C in the cooling process
I tried to be. No sealing material was used. The glass fiber mat uses the mat of Example 1 having a space factor e = 0.75 at 1 kgf / cm 2 and the matrix uses the polypropylene film of Example 1, and the composition ratio is matrix / fiber = 80/20% by volume. And The belt pressure was set at 1 kgf / cm 2 .

【0042】実施例3 繊維マットとして、厚み方向に空間率が連続的に変化す
る傾斜構造(特開平3−47740号公報)で、かつ全体の
空間率eが1kgf/cm2での測定で0.75であるものを使用し
た以外は実施例2と同じである。
Example 3 A fiber mat having an inclined structure in which the porosity continuously changes in the thickness direction (Japanese Patent Laid-Open No. 3-47740) and a total porosity e of 0.75 measured at 1 kgf / cm 2. Example 2 is the same as Example 2 except that the following was used.

【0043】実施例4 繊維長50mm、繊維径11μm、集束本数135本のチョップ
ドストランドガラス繊維(「FES−50−1250」、富士フ
ァイバーグラス(株)製)を開繊機(「スーパーブレンダ
ー NDWG−20」、池上機械(株)製)に投入して繊維束を
予備開繊した。この予備開繊ガラス繊維5を第7図に示
すようなカード機(「カード機 60−M32 」、池上機械
(株)製)に定量的に投入した。このカード機は径が806m
mφのシリンダーロール6、522mmφのドッファーロール
7及び229mmφのテーカインロール8の3本のスパイク
ロールを有し、さらに径127mmφのウォーカーロールと
径78mmφのストリッパーロール各5本づつ(いずれも図
示されていない。)が付設されている。
Example 4 A chopped strand glass fiber (“FES-50-1250”, manufactured by Fuji Fiber Glass Co., Ltd.) having a fiber length of 50 mm, a fiber diameter of 11 μm, and a bundle number of 135 was opened with a fiber opening machine (“Super Blender NDWG-20”). And Ikegami Kikai Co., Ltd.) to pre-spread the fiber bundle. This pre-opened glass fiber 5 is transferred to a card machine ("Card machine 60-M32",
(Manufactured by Co., Ltd.). This card machine has a diameter of 806m
It has three spike rolls: a cylinder roll 6 of mφ, a doffer roll 7 of 522 mmφ, and a takein roll 8 of 229 mmφ. Further, five walker rolls each having a diameter of 127 mmφ and five stripper rolls each having a diameter of 78 mmφ (all are shown in the drawing) Not included).

【0044】ガラス繊維の供給量は約30kg/hrとし、ド
ッファーロール7からの不織布の取り出し速度を約15mp
mにして、目付量22g/m2の不織布9を得た。このガラス
繊維不織布を繊維の配向方向を同じにして23枚積層した
後、上下から各々5本/cm2のピッチでニードルパンチ加
工した。
The supply rate of the glass fiber is about 30 kg / hr, and the speed of taking out the nonwoven fabric from the doffer roll 7 is about 15 mp.
m, a nonwoven fabric 9 having a basis weight of 22 g / m 2 was obtained. After laminating 23 pieces of this glass fiber nonwoven fabric with the same fiber orientation direction, needle punching was performed at a pitch of 5 pieces / cm 2 from the top and bottom.

【0045】このガラス繊維不織布は目付量約500g/m2
で、一方向に配向している繊維が約60%あり、1.0kgf/c
m2の圧力での空間率eは0.75であった。この不織布4枚
にMIが10g/10分のポリプロピレンよりなる厚み150μ
mのフィルム(「F−150H」、日本石油化学(株)製)を
所定枚数上下から積ね200℃に加熱したプレスにて1.0kg
f/cm2の圧力で5分、次に常温のプレスにて1.0kgf/cm2
の圧力で5分圧縮して厚み4mm、ガラス繊維含有率19体
積%の繊維強化熱可塑性樹脂シートを得た。このシート
の配向方向および配向と垂直方向の機械的強度を表3に
示す。
This glass fiber nonwoven fabric has a basis weight of about 500 g / m 2.
In about 60% of fibers are oriented in one direction, 1.0kgf / c
The porosity e at a pressure of m 2 was 0.75. Four nonwoven fabrics have a thickness of 150μ with a MI of 10g / 10min.
1.0kg with a press heated to 200 ° C with a predetermined number of m-thick films (“F-150H”, manufactured by Nippon Petrochemical Co., Ltd.)
5 minutes at a pressure of f / cm 2 and then 1.0 kgf / cm 2
To obtain a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet having a thickness of 4 mm and a glass fiber content of 19% by volume. Table 3 shows the orientation direction of the sheet and the mechanical strength in the direction perpendicular to the orientation.

【0046】また、このシートの断面の模式図を第8図
に示す。熱可塑性樹脂3はガラス繊維2の不織布に十分
含浸しており、シート中の気泡の残留はなかった。
FIG. 8 shows a schematic diagram of a cross section of this sheet. The thermoplastic resin 3 sufficiently impregnated the nonwoven fabric of the glass fiber 2, and no air bubbles remained in the sheet.

【0047】実施例5 実施例4で用いたものと同じガラス繊維80重量部とポリ
プロピレン繊維20重量部を実施例4と同じ開繊機にて処
理して予備開繊すると同時に両繊維を均一に混合した。
この混合物を同社自動ホッパーフィーダ(池上機械(株)
製)にて実施例4と同じカード機に30kg/hrの速度で定
量的に供給した。ドッファーロール8からの取り出し速
度を25mpmにして目付量13g/m2の不織布9を得た。
Example 5 The same 80 parts by weight of glass fiber and 20 parts by weight of polypropylene fiber as those used in Example 4 were treated with the same opening machine as in Example 4 and preliminarily opened, while simultaneously mixing both fibers. did.
This mixture is supplied to the company's automatic hopper feeder (Ikegami Kikai Co., Ltd.)
) Was quantitatively supplied to the same card machine as in Example 4 at a rate of 30 kg / hr. The take-out speed from the doffer roll 8 was 25 mpm to obtain a nonwoven fabric 9 having a basis weight of 13 g / m 2 .

【0048】この不織布を第9図に示すように池上機械
(株)製「ウェブレイヤー 1KH−30」10にて繊維の配向方
向と平行に移動するコンベア11上折り重ねながら送り出
した。ウェブクロスレイヤーには繊維配向と平行方向に
前後するヘッド12がついている。コンベア11の速度を調
節して不繊布の厚み方向に29枚の不織布が積層されるよ
うに折り重ね、この折重体13に上下から各々5本/cm2
ピッチのニードルパンチを行った。得られた不織布は目
付量が375g/cm2(内300g/cm2がガラス繊維)、配向して
いる繊維が約80%、そして1.0kgf/cm2の圧力での不織布
空間率eが0.75であった。
As shown in FIG. 9, Ikegami Kikai
The web layer 1KH-30 (manufactured by Co., Ltd.) 10 was fed while being folded on a conveyor 11 moving parallel to the fiber orientation direction. The web cloth layer has a head 12 that moves back and forth in a direction parallel to the fiber orientation. The speed of the conveyor 11 was adjusted to fold the nonwoven fabric in the thickness direction of the nonwoven fabric so that 29 nonwoven fabrics were stacked, and the folded body 13 was needle-punched from above and below at a pitch of 5 / cm 2 each. The obtained nonwoven fabric has a basis weight of 375 g / cm 2 (of which 300 g / cm 2 is glass fiber), about 80% of oriented fibers, and a nonwoven fabric space ratio e of 0.75 at a pressure of 1.0 kgf / cm 2. there were.

【0049】以下、実施例4と同様にして厚み4mm、ガ
ラス繊維含有率19体積%の繊維強化熱可塑性樹脂シート
を得、機械的強度を調べた結果を表3に示す。
A fiber reinforced thermoplastic resin sheet having a thickness of 4 mm and a glass fiber content of 19% by volume was obtained in the same manner as in Example 4, and the mechanical strength was examined. Table 3 shows the results.

【0050】比較例2 一方向に引き揃えたロービング 300g/m2とランダムのチ
ョップドストランドマット 300g/m2を貼合せたガラス繊
維マット(「ラミマット LM303KA−104」、日東紡績
(株)製)と厚み150μmのポリプロピレンフィルム(「F
−150H」、日本石油化学(株)製)の所定枚数を引き揃え
たロービングの方向を同一にして交互に積層し、実施例
4と同様の方法で厚み4mm、ガラス繊維含有率40重量%
のシートを得た。ガラス繊維マットの空間率eは1.0kgf
/cm2の圧力に対して0.45、繊維の配向成分は約50%であ
った。
The glass fiber mat laminated Comparative Example 2 roving 300 g / m 2 was drawn aligned in one direction and random chopped strand mat 300 g / m 2 ( "Ramimatto LM303KA-104", product of Nitto Boseki Co.
Co., Ltd.) and a 150 μm thick polypropylene film (“F
-150H "(manufactured by Nippon Petrochemical Co., Ltd.) were alternately laminated with the same number of rovings in the same direction and laminated in the same manner as in Example 4 to a thickness of 4 mm and a glass fiber content of 40% by weight.
Sheet was obtained. The space factor e of the glass fiber mat is 1.0kgf
The pressure was 0.45 for a pressure of / cm 2 , and the fiber orientation component was about 50%.

【0051】得られたシートの機械的強度を表3に示
す。またこのシートの断面の模式図を第10図に示す。熱
可塑性樹脂3はガラス繊維マット13内に十分含浸してお
らず、樹脂と繊維の各層が一体とならずに分離してい
た。
Table 3 shows the mechanical strength of the obtained sheet. FIG. 10 shows a schematic diagram of a cross section of this sheet. The thermoplastic resin 3 was not sufficiently impregnated in the glass fiber mat 13, and the resin and fiber layers were separated without being integrated.

【0052】表3から明らかなように、本発明による繊
維強化熱可塑性プラスチックシートは、樹脂の含浸が十
分達成され、特に含浸の影響が著顕にあらわれる曲げ強
さ、曲げ弾性率が高い。また、配向と垂直方向の強度
も、比較例のようなランダム繊維マットがなくとも高い
レベルにある。
As is evident from Table 3, the fiber-reinforced thermoplastic sheet according to the present invention achieves sufficient impregnation of the resin, and particularly has high flexural strength and flexural modulus at which the influence of the impregnation appears remarkably. In addition, the orientation and the strength in the vertical direction are at a high level even without a random fiber mat as in the comparative example.

【0053】[0053]

【表3】 [Table 3]

【0054】実施例5 繊維マットに1cm2当り20回のニードルパンチを行なっ
て、2kgf/cm2でのマット空間率が0.78であるガラス繊維
マット(繊維長50mm、繊維径11μm)得た。このマット
を使用して、実施例1と同様に一旦含浸の完了したシー
トを作製した(含浸時の圧力は2kgf/cm2)。次いで、冷
却工程に移行せずに圧力を解放した状態で200℃で加熱
を続け、繊維マットの反発力によりシートを厚み方向に
膨張させた。これを冷却して得られた発泡シートは、繊
維表面のほぼ全面にマトリックスが付着しており、強度
の高い発泡体であった。
[0054] performs a 1 cm 2 per 20 times of needle punching to Example 5 fiber mat, 2 kgf / mat voidage in cm 2 glass fiber mat 0.78 (fiber length 50 mm, fiber diameter 11 [mu] m) was obtained. Using this mat, a sheet once impregnated was produced in the same manner as in Example 1 (the pressure during impregnation was 2 kgf / cm 2 ). Next, heating was continued at 200 ° C. in a state where the pressure was released without moving to the cooling step, and the sheet was expanded in the thickness direction by the repulsive force of the fiber mat. The foamed sheet obtained by cooling this was a high-strength foam with a matrix attached to almost the entire surface of the fiber.

【0055】[0055]

【発明の効果】補強効果にすぐれ、含浸時のマトリック
スの流出が少なくて材料歩留りが高く、かつ低圧力で製
造できるため設備コストの低い繊維強化熱可塑性シート
が得られる。
According to the present invention, a fiber reinforced thermoplastic sheet having excellent reinforcing effect, low outflow of the matrix during impregnation, high material yield, and low pressure can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】含浸加圧下での繊維マット空間率と含浸後マッ
ト外に残るマトリックスの体積%との関係を各マトリッ
クス/繊維体積比ごとに示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the fiber mat porosity under impregnation pressure and the volume% of matrix remaining outside the mat after impregnation for each matrix / fiber volume ratio.

【図2】加圧力と繊維マットの空間率との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a pressing force and a void ratio of a fiber mat.

【図3】実施例で得られた含浸シートを模式的に示した
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an impregnated sheet obtained in an example.

【図4】比較例で得られた含浸シートを模式的に示した
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing an impregnated sheet obtained in a comparative example.

【図5】実施例で得られた含浸シートを模式的に示した
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an impregnated sheet obtained in an example.

【図6】比較例で得られた含浸シートを模式的に示した
断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an impregnated sheet obtained in a comparative example.

【図7】本発明の一実施例で使用された繊維不織布製造
装置の概略を示す側面図である。
FIG. 7 is a side view schematically showing a fibrous nonwoven fabric manufacturing apparatus used in one embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例による繊維強化熱可塑性プラ
スチックシートの一例の断面模式図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of an example of a fiber-reinforced thermoplastic sheet according to one embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例で使用された繊維不織布の積
層装置の概略を示す側面図である。
FIG. 9 is a side view schematically showing an apparatus for laminating a fibrous nonwoven fabric used in one embodiment of the present invention.

【図10】繊維強化熱可塑性プラスチックシートの比較例
の断面模式図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a comparative example of a fiber-reinforced thermoplastic sheet.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マトリックスを繊維マットに含浸させる
含浸圧力を2kgf/cm以下とし、含浸前の該マト
リックスの体積(A)と繊維マットの繊維の体積(B)
の比(A/B、但しA+B=1)、及び前記含浸圧力下
における繊維マットの空間率を予め求めて、該空間率が
A〜(A−B)の範囲になる空間率の繊維マットを用
い、該繊維マットに前記範囲を満足する量のマトリック
スを供給し、該マトリックスが軟化流動する状態になる
まで加熱して前記含浸圧力でマトリックスを繊維マット
に含浸させ、その後該マットがシート厚方向に膨れない
ように圧力を加えながらマトリックスを冷却固化させる
ことを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方
法。
An impregnating pressure for impregnating a fiber mat with a matrix is 2 kgf / cm 2 or less, and the volume of the matrix before impregnation (A) and the volume of fibers of the fiber mat (B)
(A / B, where A + B = 1) and the porosity of the fiber mat under the impregnation pressure are determined in advance, and a fiber mat having a porosity in which the porosity is in the range of A to (AB) is obtained. The fiber mat is supplied with an amount of the matrix that satisfies the above range, heated until the matrix is in a state of softening and flowing, and the matrix is impregnated with the fiber mat at the impregnation pressure. A method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin sheet, comprising cooling and solidifying a matrix while applying pressure so as not to swell.
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