(57)【要約】【課題】繊維の束中の繊維の長さ分布を決定する方法を提供する。【解決手段】繊維の束中の繊維の長さ分布を決定する方法であって、以下の工程：繊維を非極性液体中に浸漬すること、この繊維をふるいの束に通すこと、ここで各ふるいは、その大きさが徐々に短くなる繊維の異なる長さに対応しかつこの繊維を集め、同時に少なくとも１つのふるいを通過する前に、浸漬された繊維に電場を加える、各ふるいに集められた繊維を定量すること、を含む方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の束中の繊維の長さ分布を決定する方法であって、以下の工程：
繊維を非極性液体中に浸漬すること、
この繊維をふるいの束に通すこと、ここで各ふるいは、その大きさが徐々に短くなる繊維の異なる長さに対応しかつこの繊維を集め、同時に少なくとも１つのふるいを通過する前に、浸漬された繊維に電場を加える、
各ふるいに集められた繊維を定量すること、
を含む方法。
【請求項２】
前記非極性液体が、有機溶媒、テレビン油及びシリコーン油からなる群より選ばれる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記電場が電極長さ１ｍｍあたり約１〜５ｋＶの強度のＤＣである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記繊維が、すでに成形されている繊維強化ポリマー製品から回収することにより集められる、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記電場が少なくとも２つのふるいの前に浸漬された繊維に加えられる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
繊維強化プラスチック製品から回収された繊維を分別するための装置であって、
徐々に段階的に配列されている濾過サイズを有する分別ふるいの束、
非極性液体中で繊維を混合してふるいの束を通過させる手段、及び
前記束の少なくとも１つの位置に電場を加えて少なくとも１つのふるいに対して所定の方向に繊維を配列させ、同時にこの束を通過させる手段
を含む装置。
【請求項７】
前記束に加えられる電場が異なっている、請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化ポリマー製品の構成に用いられる繊維の束中の繊維長さの分布を決定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチックは、ガラス、カーボン、もしくはプラスチック等の繊維により強化されたポリマーマトリックスからなる複合材料である。繊維強化材を含まないポリマーは比較的弱い。多くのプラスチック製品が繊維により強化され、強度、剛性、耐衝撃性及び他の物性が向上されている。所望の特性を決定する因子は、繊維長さ及び繊維束中の長さの分布である。従って、そのような繊維強化製品の製造業者にとって、所定の製品中の繊維長さの分布を決定することは重要である。このことは、製品サンプルから繊維を回収し、繊維束中の繊維長さ分布を決定することにより行われる。
【０００３】
例えば米国特許第6,925,857号明細書に示されているように、織物構造のふるいを用いて長さに応じて繊維を分別することが知られている。この特許におけるふるいは、サイズに応じて繊維を集めそして分別するようにデザインされている。上記米国特許において、サンプル複合製品はまず加熱され、ポリマーを焼き去り、強化繊維を後に残している。次いで強化繊維は、繊維セパレータを用いてその長さに従い束にされる。この繊維セパレータは、各々がスクリーンを有する一連のふるいを含んでいる。スクリーンの断面は、所定の長さの繊維を保持し、その所定の長さよりも短い繊維を、さらに小さなスクリーンサイズを有するスクリーンを有する他のふるいに通過させるように構成されている。こうして、長い強化繊維は最初の粗いスクリーンにより捕捉され、引き続いてより短い強化繊維がより細かいスクリーンにより捕獲される。各ふるいは計量され、サンプル中の繊維長さの分布が計算される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第6,925,857号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施中、繊維は液体中に懸濁され、繊維溶液が繊維セパレータに通される。しかしながら、繊維は液体中でランダムに配向しているため、分別法の精度は最適ではなく、すなわち長い繊維はふるい開口部にむかって配向している場合にふるいを通過し、一方より短い繊維が同じふるいにより捕捉されることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、本発明は、繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）製品における繊維の束における長さ分布をより正確に決定する方法を提供する。以下に記載の具体的な態様において、製品中の繊維は、まずポリマーマトリックスから繊維を分離させることにより（典型的にはこれは加熱によって行われる）回収される。回収された繊維はその後、非極性液体、例えばシリコーンオイルに入れられ、高電場、例えばＤＣを加えることによって配向され、同時にこの繊維はフィルター開口部が徐々に小さくなっているふるいの束に通され、そこで配向された繊維はより効率的にかつ正確に集められ、長さによって分別される。その後、各ふるいの内容物を計量することにより異なる長さを定量し、得られた情報を用いて繊維長さの適当な選択により同様に成形された製品の物性の対象を向上させる。
【０００７】
他の態様によれば、本発明は、非極性液体に浸漬した繊維を分別する装置を提供する。この装置は、開口部が徐々に小さくなっているふるいの束、液体／繊維混合物をポンプしてこの束に通す回路、及び束の少なくとも一部に電場を加えて濾過の間に所定の方向に繊維を配向させる手段を含む。
【０００８】
本発明の他の利点及び特徴、並びに操作方法及び構造体の要素の機能等は、添付する図面を参照して以下の詳細な説明及び請求の範囲から明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】繊維強化ポリマー製品１０からガラス繊維を回収するための加熱を示している。
【図２】本発明の方法を実施するための装置の略図である。
【図３】製品中の長さの異なる繊維の重量分布を示すグラフである。
【図４】本発明を用いて行う方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照し、評価を行うＦＲＰ製品１０をるつぼ１４又は他の適当な容器に入れ、加熱して製品１０中の強化繊維からポリマーを分離させる。製品１０は、例えば自動車の繊維強化ポリマー後部引き上げゲート、ドアハンドル部材、又は他のＦＲＰ製品であってよい。
【００１１】
図２を参照し、ふるいの束１６を、シリコーン油、テレビン油、ベンゼン、四塩化炭素、ジエチルエーテルもしくは他の有機溶媒のような非極性液体中の、図１の工程から集められた繊維からなる混合物用の流路１２に接続する。この回路は容器１８を含む。非極性液体と繊維の混合物は、ポンピングのような適当な手段によりふるいの束１６を通過される。ここではふるいの束１６の各段階で交差するように配置された電極２０により高電場が加えられる。この電極は各ふるいの開口部の配向に対して固定されかつ一定の形態で配置されている。電場は好ましくはＤＣであり、４〜７ｍｍの平均長さ及び約１００のアスペクト比を有する繊維の分別用に、約１〜５ｋＶ／電極２０の長さｍｍの強度である。束１６中のふるいは米国特許第6,925,857号に示すような不織布であり、徐々に小さくなるフィルター開口部を有し、束１６におけるもっとも高いもしくは第一のふるいは長い繊維を集め、その後のふるいはより小さな繊維を集め、ふるいの数及びサイズの増大は公知のもしくは経験的な繊維の長さの分布によって選択される。
【００１２】
電極２０は、図２においては平坦なものとして示しているが、これは、繊維がほぼ均一に平行に配列されている長方形の形状のふるいに用いる１つの可能な形状の例示である。円形もしくは楕円形のふるいでは、電極は周辺電極及び中心電極を備え、ここで繊維配列は半径方向になる。
【００１３】
その後、束１６から濾過ふるいが取り除かれ、集められた繊維は計量によって定量される。典型的な分布を図３に示す。
【００１４】
図４を参照し、この方法の工程を以下にまとめる。工程２４において、強化プラスチック製品中の繊維を、加熱及び物理的分離により回収する。工程２６において、繊維を、上記の群より選ばれる非極性液体中に浸漬する。工程２８において、浸漬した繊維及び非極性液体を一緒に繊維もしくはふるい束に通し、同時に高電場を加え、束１６の徐々に小さくなっている開口部を通過する際に繊維を比較的均一に配列させる。この工程は選択的である、すなわちフィルターの直前の各ゾーンにおいて異なる電圧を用いてよい。これは各ゾーンにおいて望ましい繊維配向を制御する。典型的には、繊維配向は各ゾーンにおいてコントロールし、一定の濾過作用を得ることができる。工程３０において、ふるいが束から取り出され、ふるいから繊維が取り出され、計量されて全体の長さ分布が決定される。
【００１５】
好ましいケースにおいて、ふるいはすべてが同様に配列された濾過エレメントのネットワークとして配置される。この配置により、電場はすべて一方向に加えられる。
【００１６】
本発明をもっとも実際的かつ好ましい態様と考えられる態様で説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、添付する請求の範囲内における様々な態様及び変形も包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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