JP3767510B2 - Ｆｒｐ板の連続成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海や川にある鋼管杭や鋼管矢板等を保護するためのＦＲＰ製保護カバーを製造するのに好適な、幅方向に厚さが変化した形態のＦＲＰ板を連続的に成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海や川にある鋼管杭や鋼管矢板等を保護するために、その表面に保護カバーを取り付けることが行われており、その保護カバーとしてＦＲＰ製のものが知られている。このＦＲＰ製の保護カバーは、鋼管杭や鋼管矢板等の表面に沿わせる薄い板状部分の両端に、ボルト・ナットで互いに締結するための厚いフランジ部を備えた形状である。この種のＦＲＰ製保護カバーは、通常、ハンドレイアップ法で作られており、フランジ部には、ガラス繊維マットの積層枚数を多くすることで厚さを所望厚さに調整していた。しかしながら、ハンドレイアップ法で製造したＦＲＰ製保護カバーは、手作業で製造するため生産性が低く、コスト高となるばかりでなく、手作業で行うため凹凸等がでやすく、且つ個人差が大きく、外観、強度、厚さ、ガラスコンテント等にばらつきが大きいといった問題があった。また、脱型後の硬化収縮により反りが発生するとか、完全に硬化するまでに数カ月かかり、その間、スチレン臭がするといった問題もあった。
【０００３】
ＦＲＰ製保護カバーの他の製造方法として、繊維強化プラスチックからなる板状材と繊維強化プラスチックからなるＬ型アングル材をそれぞれ製造し、板状材の端部にＬ型アングルを機械的に接合し、その接合部の表面に繊維強化プラスチックを積層して一体化する方法も知られている（例えば、特開２００１−２７９６９８号公報参照）。しかしながら、この方法では、板状材とＬ型アングル材はそれぞれ連続的に製造できるものの、板状材とＬ型アングル材の接合及びその接合部の表面に対する繊維強化プラスチックの積層作業は手作業で行う必要があり、やはり生産性が悪いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この保護カバーのように、薄い板状部分と厚い厚肉部分とを備えたＦＲＰ製品の製造には、ハンドレイアップ法を用いるとか、厚さの異なる二つの材料を接合する方法を用いており、生産性が悪いとか、品質のばらつきが大きいといった問題があった。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、両端に厚いフランジ部を備えた保護カバーのように、部分的に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を連続成形方法によって生産性よく且つ一定品質に製造する技術を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＦＲＰ板の成形方法として、所定の経路を走行する下部キャリアフィルムの上に流動状態の樹脂を供給する工程と、連続した補強繊維マットを形成して前記下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程と、前記補強繊維マットの上に上部キャリアフィルムを重ねる工程と、前記下部キャリアフィルムと上部キャリアフィルムをはさむ位置に配置した一対のスクイズローラにより樹脂の含浸・脱泡を行う工程と、樹脂を加熱・硬化させる工程と、前記下部キャリアフィルム及び上部キャリアフィルムを剥がす工程とを備えたＦＲＰ板の連続成形方法を採用する。
【０００６】
そして、その連続成形方法によって、幅方向の所定領域に厚肉部分を形成したＦＲＰ板の成形を可能とするため、下部キャリアフィルム上に供給する補強繊維マットを形成する工程で、幅方向の所定位置に厚肉部を有する補強繊維マットを形成し、それを下部キャリアフィルム上に供給するか、或いは、ほぼ一定厚さの補強繊維マットを形成して下部キャリアフィルムの上に供給した後、その補強繊維マット上の幅方向の所定領域に補強繊維を追加して厚肉部を形成し、更に、下部キャリアフィルムに保持されて走行する補強繊維マットの厚肉部に流動状態の樹脂を追加する工程を加えて、厚肉部にも十分な樹脂を供給可能とし、しかも、樹脂の含浸・脱泡に用いる一対のスクイズローラとして、前記補強繊維マットの厚肉部に対応する領域の間隔が他の領域の間隔に比べて大きくなるように、少なくとも一方のスクイズローラの直径を幅方向に変化させた構成のスクイズローラを用いるという構成とする。この構成により、幅方向の所定領域に厚肉部を備えた補強繊維マットの全領域に、その厚さに応じた樹脂を供給し、且つ良好に含浸・脱泡して硬化させることができ、幅方向の所定領域に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を連続的に成形できる。
【０００７】
上記したＦＲＰ板の連続成形方法において、幅方向の所定位置に厚肉部を有する補強繊維マットを形成する方法の一例として、連続した補強繊維を短繊維形態に切断して走行中のコンベア上に幅方向にほぼ均一な厚さに積み上げ、幅方向にほぼ一定厚さの繊維補強マットを形成する工程と、その補強繊維マット上の幅方向の所定領域に、連続した補強繊維を短繊維形態に切断して追加して厚肉部を形成する工程を有するものを挙げることができ、この方法により幅方向の所望位置に厚肉部を備えた補強繊維マットを連続的に且つ任意の長さに形成できる。
【０００８】
また、上記したＦＲＰ板の連続成形方法において、補強繊維マットを形成して下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程内において該補強繊維マットに補強用布状材を積層するか、或いは下部キャリアフィルム上で繊維補強マットに補強用布状材を積層することが可能であり、この構成とすることで、補強用布状材を積層した強度の大きいＦＲＰ板を成形できる。ここで、補強用布状材としては、ガラス繊維等の連続繊維を、一つの交点に３本交わる形態に組み、その交点を接着剤で止めた構造の三軸組布を用いることが、連続繊維による大きい補強効果を得られると共に空隙が大きいため補強繊維マットに対する樹脂の含浸を妨げないと言った特性を備えているので好ましい。
【０００９】
また、上記したＦＲＰ板の連続成形方法において、前記樹脂を加熱・硬化させる工程で、上下のキャリアフィルムにはさまれて走行中の樹脂含浸補強繊維マットを複数のシューに通し、所定形状に成形することも可能であり、これにより所望形状の、例えば湾曲した形状のＦＲＰ板を連続的に成形できる。更に、補強繊維マットの厚肉部を、幅方向の両側に形成しておき、両側の厚肉部を、両者にはさまれた部分に対して起こすように成形することで、両端に厚いフランジ部を備えたＦＲＰ製保護カバーを製造するのに適したＦＲＰ板を成形することができる。
【００１０】
本発明に使用するスクイズローラは、少なくとも一方が直径を幅方向に変化する構成としたものであればよいが、上側のスクイズローラは幅方向に一定直径のローラとし、下側のスクイズローラを、前記補強繊維マットの厚肉部に対応する領域が、他の領域に比べて小径となるように直径を幅方向に変化させた構成とすることが好ましい。この構成とすると、下部キャリアフィルムに保持されている補強繊維マットの形状を、厚肉部が上方に盛り上がった形態としていた場合に、スクイズローラによる含浸・脱泡と同時に、厚肉部を下方に突出するように反転させることができ、この反転によって樹脂を含浸させた状態の厚肉部の強度が高くなり、その後の加熱・硬化工程において樹脂含浸補強繊維マットを所望形状に成形する際に、厚肉部を大きく屈曲させるように変形させても割れが発生しにくく、良好に成形できるという利点が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の連続成形方法により製造するＦＲＰ板は、幅方向の一部領域或いは複数の領域に厚さの厚い領域即ち厚肉部分を備えたものであれば、断面形状、各部寸法、用途等は任意であり、代表的なものとしては、図６（ａ）に示す断面形状のＦＲＰ板１を挙げることができる。このＦＲＰ板１は、鋼管杭、鋼管矢板等の保護カバーを製造するためのものであり、円弧状に湾曲した薄肉の板状部分２とその両端にほぼ直角に屈曲して形成された厚肉部分３を備えており、厚肉部分３の両側縁の破線４で示す位置を切断することにより、図６（ｂ）に示す保護カバー５を製造することができる。この保護カバー５は、保護対象となる管の外周面を覆う薄い板状部分２とその両端の厚肉のフランジ部３Ａを備えた構造となっている。なお、板状部分２の両端部分はフランジ部３Ａに向かって徐々に厚さが増加している。ＦＲＰ板１及び保護カバー５の各部寸法の例としては、板状部分２の肉厚ｔ1 が１．５〜３ｍｍ、厚肉部分３及びフランジ部３Ａの肉厚ｔ2 が板状部分２の肉厚ｔ1 の２〜５倍、板状部分２の曲率半径Ｒが３０〜１００ｍｍ、フランジ部３Ａの幅ｗが４０〜１００ｍｍを挙げることができる。
【００１３】
本発明の連続成形方法により製造するＦＲＰ板の材料には、従来のＦＲＰの製造に用いているものを適宜使用でき、例えば、補強繊維としては、ガラス繊維、水酸化アルミニウム繊維、カーボン繊維等の無機繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の有機繊維等を用いることができ、また、樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等を挙げることができる。不飽和ポリエステル樹脂を用いる場合、そのタイプはオルソ系、イソ系、軟質系等、いずれでもよく、ＦＲＰ板の用途に応じて適宜定めれば良い。また、必要に応じ、樹脂中に適当なフィラーや着色剤を混入してもよい。補強繊維の含有率は通常、２５〜４０重量％に選定される。海や川で用いる保護カバーを製造するためのＦＲＰ板には、補強繊維としてはガラス繊維を用いることが好ましく、具体的には連続したガラス繊維ロービングを２．５〜５ｃｍに切断して使用することが好ましい。また、樹脂は、耐食性を考慮してイソ系の不飽和ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。これにより、耐食性、耐候性、強度等の特性に優れた保護カバーを得ることができる。
【００１４】
次に、本発明の好適な実施の形態に係る、ＦＲＰ板の連続成形方法を説明する。図１は、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形する連続成形ライン１０を概略的に示すものである。図１において、１１は下部キャリアフィルムであり、キャリアフィルムロール１２から引き出され、水平な所定の経路に沿って走行するようになっている。この下部キャリアフィルム１１の走行経路に沿って次の諸工程を実施するための装置が配置されている。以下、それぞれの装置を説明する。
【００１５】
１４は、所定の経路を走行する下部キャリアフィルム１１の上に流動状態の樹脂を供給する工程を実施するための樹脂供給装置であり、流動状態の樹脂（例えば、イソ系の不飽和ポリエステル樹脂）１５を収容した樹脂タンク１６と下部キャリアフィルム１１上に供給された樹脂を所定厚さに規制するドクターナイフ１７等を備えている。
【００１６】
２０は、幅方向の所定領域に厚肉部を有する補強繊維マットを形成して下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程を実施するための補強繊維マット形成・供給装置である。この補強繊維マット形成・供給装置２０は、水平に走行するコンベア２１と、その上方に配置され、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に排出する第一切断装置２５と、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に排出する第二切断装置２７と、コンベア２１上に形成された補強繊維マット２８を下部キャリアフィルム１１上に送り出す傾斜した排出コンベア２９等を備えている。ここで、第一切断装置２５は図２（ａ）に示すように、コンベア２１上に短繊維形態の補強繊維２４を幅方向に均等に排出するように配置されており、コンベア２１を走行させながらその上に補強繊維２４を排出することで、コンベア２１上に補強繊維を積み上げ、ほぼ一定の厚さの補強繊維マット２８ａを形成できる。コンベア２１上に形成する補強繊維マット２８ａの幅は製造しようとするＦＲＰ板１の幅にほぼ等しく選定し、且つ厚さはＦＲＰ板１の板状部分の厚さｔ1 （図６参照）を確保できるように定める。なお、第一切断装置２５の下方の両端にはサイド板３１が配置され、補強繊維２４の落下幅を規制している。一方、第二切断装置２７は、図２（ｂ）に示すように、先に形成した補強繊維マット２８ａの両端の領域に短繊維形態の補強繊維２４を降り積もらせるように配置されており、これにより一定厚さの補強繊維マット２８ａの両端部分に補強繊維２４を追加して厚肉部２８ｂを形成できる。かくして、第一切断装置２５、第二切断装置２７により、両端領域に厚肉部２８ｂを備えた補強繊維マット２８を形成できる。厚肉部２８ｂを形成する位置は、製造しようとするＦＲＰ板１の厚肉部分３に対応する位置であり、またその厚さ（先に形成した補強繊維マット２８ａを含んだ全厚さ）はＦＲＰ板１の厚肉部分３の厚さｔ2 （図６参照）を確保できるように定める。なお、第二切断装置２７の下方にはガイド板３２が角度調整可能な形態で配置されており、この角度調整により、厚い領域２８ｂの幅を調整可能となっている。
【００１７】
図１において、３５は、下部キャリアフィルム上に供給された補強繊維マットの厚肉部に流動状態の樹脂を追加する工程を実施するための樹脂追加装置であり、走行中の下部キャリアフィルム１１上の補強繊維マット２８の上方に配置されたバケット３６を備えている。このバケット３６は、図３に示すように、内部に樹脂３７を収容すると共に底面に多数の穴３８を等ピッチで形成しており、その穴３８から樹脂３７を補強繊維マット２８上に供給する構成となっている。穴３８は、補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対向する領域に形成されており、この穴３８から樹脂３７を流下させることにより樹脂を補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂのみに追加することができる。樹脂供給量はバケット３６内の液面高さを調整することで所望量とすることができる。ここで使用する穴３８の内径及びピッチは、樹脂の粘度、供給量等に応じて適宜定めるものであり、例えば、内径は２．５ｍｍ、ピッチは１５ｍｍ程度でよい。なお、穴３８は補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対向する領域のみならず、更に広い領域に形成しておき、使用しない穴は竹串などで塞いでおいてもよい。ここで使用する樹脂３７も、先に下部キャリアフィルム１１に塗布した樹脂１５と同種のものが使用される。また、厚肉部２８ｂに供給した樹脂が周囲に流れ落ちないようにするため、追加する樹脂３７の粘度は、３００〜４００ポイズとしておくのがよい。
【００１８】
図１において、４１は、樹脂を追加した後の補強繊維マットの上に上部キャリアフィルムを重ねる工程を実施するための装置であり、上部キャリアフィルム４２を繰り出すキャリアフィルムロール４３と、上部キャリアフィルム４２を補強繊維マット２８上に重ねるようガイドするガイドローラ４４等を備えている。
【００１９】
５０は、樹脂の含浸・脱泡を行う工程を実施するための含浸・脱泡装置であり、下部キャリアフィルム１１と上部キャリアフィルム４２の上下に配置された一対のスクイズローラ５１、５２を備えている。ここで用いるスクイズローラ５１、５２は、図４（ｂ）に示すように、上側のスクイズローラ５１は幅方向に一定直径としているが、下側のスクイズローラ５２は、中央部分の大径部５２ａと、その両側のテーパ部５２ｂと、更にその外側の小径部５２ｃを備えた形状としている。ここで、小径部５２ｃ及びテーパ部５２ｂは、スクイズローラ５１、５２を通過する補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対応する領域に形成されている。従って、スクイズローラ５１、５２の間隔は、補強繊維マットの厚肉部に対応する領域は、他の領域に比べて間隔が大きくなっている。更に具体的には、スクイズローラ５１、５２の中央部分の間隔ｅ1 は、補強繊維マット２８の中央の薄い部分に対して樹脂の良好な含浸・脱泡を行うことができる間隔に設定され、両端部分の間隔ｅ2 は補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対して樹脂の良好な含浸・脱泡を行うことができる間隔に設定されている。かくして、図４（ａ）に示すように、上下のキャリアフィルム１１、４２ではさまれ、両端に上側に盛り上がった厚肉部２８ｂを備えた補強繊維マット２８を、スクイズローラ５１、５２に通過させることにより、その補強繊維マット２８の全幅に渡って樹脂の良好な含浸・脱泡を行うことができ、しかも、上側のスクイズローラ５１を幅方向に一定直径としたことにより、図４（ｃ）に示すように、スクイズローラ５１、５２を通過した後の補強繊維マット２８Ａは上面が平坦となり、厚肉部２８Ａｂが反転して下方に突出した形状となる。このように厚肉部２８Ａｂを下方に反転させると厚肉部２８Ａｂの強度が増し、後の工程でこの部分を折り曲げてフランジ部を形成する際に割れが生じるといったことを防止できる利点が得られる。なお、本発明に使用するスクイズローラ５１、５２は、図示したように、下側のスクイズローラ５２に小径部５２ｃを形成して両者の間隔を幅方向に変化させる構成としたものに限らず、上側のスクイズローラ５１に小径部を形成するとか、両方のスクイズローラ５１、５２に小径部を形成する等の変更を行っても良く、これによっても、補強繊維マット２８の全幅に渡って良好な含浸・脱泡を行うことができる。
【００２０】
図１において、６０は、樹脂を加熱・硬化させる工程を実施するための加熱炉である。この加熱炉６０内には、上下のキャリアフィルム１１、４２にはさまれて走行中の樹脂含浸補強繊維マット２８Ａを徐々に所望の形状に成形してゆく複数のシュー（ダイス）６１が配置されている。この複数のシュー６１は、樹脂含浸補強繊維マット２８Ａを図５に示すように徐々に変形させることができる形状のものである。なお、最後のシュー６１の成形面形状は、それを出た樹脂含浸補強繊維マット２８Ｂが、その後に硬化収縮して、ＦＲＰ板１に要求される形状となるように定められている。更に具体的には、最後のシュー６１で成形された樹脂含浸補強繊維マット２８Ｂの厚肉部分の折り曲げ角度が、目標角度よりも少し鈍角となるように設定している。
【００２１】
図１において、６５は、下部キャリアフィルム及び上部キャリアフィルムを剥がす工程を実施する装置であり、下部キャリアフィルム１１及び上部キャリアフィルム４２の水平走行部分の上下に配置されたガイドローラ６６、６７とキャリアフィルムを巻き取る巻取部６８、６９等を備えている。７０は、成形されたＦＲＰ板１を所望長さに切断する切断装置である。
【００２２】
次に、上記構成の連続成形ライン１０による成形動作を説明する。図１において、下部キャリアフィルム１１がキャリアフィルムロール１２から引き出され、所定の水平な経路を走行している。この下部キャリアフィルム１１上に、まず、樹脂タンク１６から流動状態の樹脂１５が供給され、ドクターナイフ１７で所定の厚さに規制され、塗布される。ここで樹脂１５の塗布量は、補強繊維マット形成・供給装置２０の第一切断装置２５から排出される補強繊維で形成した補強繊維マット２８ａ（図２参照）を含浸させるに必要な量としている。次に、樹脂１５を塗布した下部キャリアフィルム１１の上に、補強繊維マット形成・供給装置２０から、幅方向の両端領域に厚肉部２８ｂを備えた補強繊維マット２８が供給され、次いで、その補強繊維マット２８の両端の厚肉部２８ｂに樹脂追加装置３５によって樹脂３７が追加供給される。これにより、補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂを含む全幅に対して必要な量の樹脂が供給されることとなる。その後、補強繊維マット２８の上に上部キャリアフィルム４２が重ねられ、スクイズローラ５１、５２を通過して樹脂の含浸・脱泡が行われ、加熱炉６０を通過し、シュー６１によって徐々の所望形状に成形されると共に加熱・硬化が行われ、ＦＲＰ板１に成形される。そして、硬化炉６０を出た後、上下のキャリアフィルム１１、４２が剥がされ、所望長さに切断して排出される。以上のようにして、所望長さのＦＲＰ板１が連続的に製造される。そして、得られたＦＲＰ板１は適当な場所で、両側縁を図６（ａ）に破線４で示す位置にカットすることで図６（ｂ）に示す保護カバー５とすることができる。なお、ＦＲＰ板１の両側縁のカットは、図１に示す連続成形ライン１０の切断装置７０の前に適当な切断装置を設けて行っても良く、その構成とすることで保護カバー５を連続的に製造することができる。
【００２３】
以上に説明したように、図１に示す連続成形ラインによって、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形でき、そのＦＲＰ板１から図６（ｂ）に示す保護カバー５を製造できる。そして、連続成形方法を採用したことで生産性よく且つ低コストで保護カバー５を製造できる。得られたＦＲＰ板１及び保護カバー５は、ハンドレイアップ法による製品に比べて品質が安定しており、且つ表面平滑性に優れると共に補強繊維含有量を多くすることができ（例えば、３０〜４０重量％程度）、曲げ強度や引張強度が大きいといった利点を有している。
【００２４】
図１に示すＦＲＰ板１の連続成形ライン１０は、補強繊維マット形成・供給装置２０により、幅方向の所定領域に厚肉部２８ｂを有する補強繊維マット２８を形成し、その補強繊維マット２８を下部キャリアフィルム１１の上に供給する構成であるが、厚肉部２８ｂは下部キャリアフィルム１１の上で形成することも可能である。図７はその場合の実施形態を示す連続成形ライン１０Ａを示すものである。この連続成形ライン１０Ａでは、補強繊維マット形成・供給装置２０Ａが、水平に走行するコンベア２１と、その上方に配置され、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に幅方向に均等に排出する第一切断装置２５と、コンベア２１上に形成された補強繊維マット２８ａを下部キャリアフィルム１１上に送り出す傾斜した排出コンベア２９を備えており、幅方向にほぼ一定厚さの補強繊維マット２８ａを形成して下部キャリアフィルム１１上に供給する構成となっている。そして、下部キャリアフィルム１１上に供給された補強繊維マット２８ａの通過位置の上方に、その補強繊維マット２８ａ上の幅方向の所定領域に短繊維形態の補強繊維を追加して厚肉部を形成するための補強繊維追加装置７５を設けている。この補強繊維追加装置７５は、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４として補強繊維マット２８ａの幅方向の所定位置に排出する第二切断装置２７を備えている。かくして、補強繊維追加装置７５の下を通りすぎ、幅方向の所定位置に補強繊維２４を追加された補強繊維マット２８は、図２（ｂ）に示す補強繊維マット２８と同様に、幅方向の所定位置に厚肉部２８ｂを有する形態となっている。図７において、補強繊維マット形成・供給装置２０Ａ及び補強繊維追加装置７５を除いた他の部分は、図１に示す連続成形ライン１０と実質的に同一である。図７に示す連続成形ライン１０Ａにおいても、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形できる。
【００２５】
図８は更に他の実施の形態に係る連続成形ライン１０Ｂを示すものである。この連続成形ライン１０Ｂも、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を成形するためのものである。図８の連続成形ライン１０Ｂでは、下部キャリアフィルム１１上に補強繊維マットを供給するための補強繊維マット形成・供給装置２０Ｂが、図１に示す補強繊維マット形成・供給装置２０と同様に、水平に走行するコンベア２１と、その上方に配置され、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に幅方向にほぼ均一に排出する第一切断装置２５と、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上の幅方向の所定位置に排出する第二切断装置２７と、コンベア２１上に形成された補強繊維マット２８を下部キャリアフィルム１１上に送り出す傾斜した排出コンベア２９を備えており、更に、補強用三軸組布８１を巻取８２から繰り出しコンベア２１上に供給する組布供給手段８０を備えている。この構成により、幅方向の所定位置に厚肉部２８ｂを有する補強繊維マット２８（図２参照）を形成することができると共にその補強繊維マット２８に補強用三軸組布８１を積層した形態で下部キャリアフィルム１１上に供給することができる。なお、図示の実施の形態では、コンベア２１の最上流に補強用三軸組布８１を供給しているので、この三軸組布８１は補強繊維マット２８の下側に積層されることとなるが、三軸組布８１の積層位置は補強繊維マット２８の下側に限らず、上側でも或いは中間位置（補強繊維マット内）でもよい。ここで用いる補強用三軸組布８１は、図９に示すように、ガラス繊維等の連続繊維８１ａを、一つの交点に３本交わる形態に組み、その交点を接着剤で止めたものであり、繊維８１ａによる大きい補強効果を発揮すると共に空隙が大きいため補強繊維マット２８に対する樹脂の含浸を妨げないと言った特性を備えたものである。
【００２６】
図８において、連続成形ライン１０Ｂは、上記構成の補強繊維マット形成・供給装置２０Ｂを用いた以外は、図１に示す連続成形ライン１０と同様な構成となっている。かくして、この連続成形ライン１０Ｂも、図１の連続成形ライン１０と同様な操作により図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形できる。しかも得られたＦＲＰ板１では、補強繊維マットに補強用三軸組布８１が積層された構成であるので、補強効果がきわめて大きく、これにより、強度の大きい保護カバーを製造できる。なお、補強繊維マット２８に対する三軸組布８１の積層は、補強繊維マット形成・供給装置２０Ｂ内で行う場合に限らず、下部キャリアフィルム１１上で行っても良い。
【００２７】
【実施例】
図１に示す連続成形ライン１０で、次の材料、条件で、図６（ａ）に示す断面形状のＦＲＰ板１を成形した。
樹脂１５、３７；イソ系不飽和ポリエステル樹脂
補強繊維１３； ガラス繊維ロービング ＲＳ−４８０ＰＭ−５５６（日東紡績株式会社製）
第一切断装置２５によるロービング切断長さ；２５．４ｍｍ
第一切断装置２５により形成した補強繊維マット２８ａの幅；３８０ｍｍ
厚さ；２．５ｍｍ
第二切断装置２７による積み上げ幅（厚肉部幅）；１００ｍｍ
積み上げ量；５．０ｍｍ（厚肉部厚さ：７．５ｍｍ）
スクイズローラ５１、５２の最小間隔ｅ1 ；２．５ｍｍ
最大間隔ｅ1 ；７．５ｍｍ
硬化炉６０内のシュー６１の使用枚数；５０枚
【００２８】
得られたＦＲＰ板１の諸特性を測定し、以下の結果を得た。
【００２９】
［比較例］
比較のため、ハンドレイアップ法により、厚さ２ｍｍのＦＲＰ板を作成し強度を測定して、次の結果を得た。
【００３０】
以上の実施例及び比較例から良く分かるように、本発明の実施の形態に係る連続成形方法により成形したＦＲＰ板１は、ハンドレイアップ法により作成したＦＲＰに比べて、強度が大きくなっている。これは、ハンドレイアップ法に比べてガラス繊維含有率を高くできたためと思われる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のＦＲＰ板の連続成形方法によれば、幅方向の所定位置に厚肉部を有する補強繊維マットの全領域に、その厚さに応じた樹脂を供給し、且つ良好に含浸・脱泡して硬化させることができ、幅方向の所定領域に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を連続的に成形でき、従って、幅方向の所定領域に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を生産性良く且つ低コストで製造できるという効果を有している。しかも、得られたＦＲＰ板は、ハンドレイアップ法による製品に比べて品質が安定しており、且つ表面平滑性に優れると共に補強繊維含有量を多くすることができ、曲げ強度や引張強度が大きいといった利点を有している。
【００３２】
また、上記のＦＲＰ板の連続成形方法において、前記補強繊維マットを形成する工程内で補強繊維マットに補強用布状材を積層するか、或いは下部キャリアフィルム上で繊維補強マットに補強用布状材を積層する構成とすることで、補強用三軸組布を積層した構造のＦＲＰ板を製造することができ、強度のきわめて大きいＦＲＰ板を製造できるという効果が得られる。
【００３３】
また、上記のＦＲＰ板の連続成形方法において、前記樹脂を加熱・硬化させる工程で、上下のキャリアフィルムにはさまれて走行中の樹脂含浸補強繊維マットを複数のシューに通し、所定形状に成形する構成とすることで、所望形状の、例えば湾曲した形状のＦＲＰ板を連続的に成形でき、特に、補強繊維マットの厚肉部を、幅方向の両側に形成しておき、両側の厚肉部を、両者にはさまれた部分に対して起こすように成形する構成とすることで、両端に厚いフランジ部を備えたＦＲＰ製保護カバーを製造するのに適したＦＲＰ板を成形することができ、これにより高品質のＦＲＰ製保護カバーを生産性良く、低コストで製造できるという効果が得られる。
【００３４】
また、上記した連続成形方法で製造したＦＲＰ板から作ったＦＲＰ製保護カバーは、フランジ部を含む全面を、短繊維形態の補強繊維を堆積して形成した補強繊維マットと補強用三軸組布との積層体に樹脂を含浸させ、硬化させて形成しておくことにより、強度がきわめて大きく、しかも、連続成形方法によって生産性良く且つ品質むらなく製造できるといった効果を有している。特に、保護カバーに用いる短繊維形態の補強繊維を、ガラス繊維ロービングを切断して形成したチョップドストランドとし、補強用三軸組布をガラス繊維で形成された三軸組布とし、樹脂を不飽和ポリエステル樹脂とすることにより、耐食性、耐候性、強度に優れたＦＲＰ製保護カバーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図６（ａ）に示すＦＲＰ板を製造するための連続成形ラインの概略側面図
【図２】（ａ）は図１の連続成形ラインにおけるＡ−Ａ矢視概略断面図
（ｂ）は図１の連続成形ラインにおけるＢ−Ｂ矢視概略断面図
【図３】図１の連続成形ラインにおけるＣ−Ｃ矢視概略断面図
【図４】（ａ）は図１の連続成形ラインにおいてスクイズローラ５１、５２に進入する前の補強繊維マット２８の概略断面図
（ｂ）はスクイズローラ５１、５２の概略正面図
（ｃ）はスクイズローラ５１、５２を出た後の補強繊維マット２８Ａの概略断面図
【図５】図１の連続成形ラインの硬化炉６０内において、補強繊維マットが徐々に変形させられる状態を説明する補強繊維マットの概略断面図
【図６】（ａ）は図１の連続成形ラインで成形されるＦＲＰ板１の概略断面図
（ｂ）はＦＲＰ板１から製造される保護カバー５の概略断面図
【図７】図６（ａ）に示すＦＲＰ板を製造するための連続成形ラインの他の例を示す概略側面図
【図８】図６（ａ）に示すＦＲＰ板を製造するための連続成形ラインの更に他の例を示す概略側面図
【図９】図８の連続成形ラインで用いる三軸組布の一部を拡大して示す概略平面図
【符号の説明】
１ ＦＲＰ板
２ 板状部分
３ 厚肉部分
３Ａ フランジ部
５ 保護カバー
１０、１０Ａ、１０Ｂ ＦＲＰ板の連続成形ライン
１１ 下部キャリアフィルム
１４ 樹脂供給装置
１５ 樹脂
１６ 樹脂タンク
２０、２０Ａ、２０Ｂ 補強繊維マット形成・供給装置
２１ コンベア
２３ 補強繊維
２４ 短繊維形態の補強繊維
２５ 第一切断装置
２７ 第二切断装置
２８、２８ａ 補強繊維マット
２８ｂ 厚肉部
２９ 排出コンベア
３５ 樹脂追加装置
３６ バケット
３７ 樹脂
４２ 上部キャリアフィルム
５０ 樹脂含浸・脱泡装置
５１、５２ スクイズローラ
６０ 加熱炉
６１ シュー（ダイス）
６８、６９ キャリアフィルムの巻取部
７０ 切断装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、海や川にある鋼管杭や鋼管矢板等を保護するためのＦＲＰ製保護カバーを製造するのに好適な、幅方向に厚さが変化した形態のＦＲＰ板を連続的に成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海や川にある鋼管杭や鋼管矢板等を保護するために、その表面に保護カバーを取り付けることが行われており、その保護カバーとしてＦＲＰ製のものが知られている。このＦＲＰ製の保護カバーは、鋼管杭や鋼管矢板等の表面に沿わせる薄い板状部分の両端に、ボルト・ナットで互いに締結するための厚いフランジ部を備えた形状である。この種のＦＲＰ製保護カバーは、通常、ハンドレイアップ法で作られており、フランジ部には、ガラス繊維マットの積層枚数を多くすることで厚さを所望厚さに調整していた。しかしながら、ハンドレイアップ法で製造したＦＲＰ製保護カバーは、手作業で製造するため生産性が低く、コスト高となるばかりでなく、手作業で行うため凹凸等がでやすく、且つ個人差が大きく、外観、強度、厚さ、ガラスコンテント等にばらつきが大きいといった問題があった。また、脱型後の硬化収縮により反りが発生するとか、完全に硬化するまでに数カ月かかり、その間、スチレン臭がするといった問題もあった。
【０００３】
ＦＲＰ製保護カバーの他の製造方法として、繊維強化プラスチックからなる板状材と繊維強化プラスチックからなるＬ型アングル材をそれぞれ製造し、板状材の端部にＬ型アングルを機械的に接合し、その接合部の表面に繊維強化プラスチックを積層して一体化する方法も知られている（例えば、特開２００１−２７９６９８号公報参照）。しかしながら、この方法では、板状材とＬ型アングル材はそれぞれ連続的に製造できるものの、板状材とＬ型アングル材の接合及びその接合部の表面に対する繊維強化プラスチックの積層作業は手作業で行う必要があり、やはり生産性が悪いという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この保護カバーのように、薄い板状部分と厚い厚肉部分とを備えたＦＲＰ製品の製造には、ハンドレイアップ法を用いるとか、厚さの異なる二つの材料を接合する方法を用いており、生産性が悪いとか、品質のばらつきが大きいといった問題があった。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、両端に厚いフランジ部を備えた保護カバーのように、部分的に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を連続成形方法によって生産性よく且つ一定品質に製造する技術を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＦＲＰ板の成形方法として、所定の経路を走行する下部キャリアフィルムの上に流動状態の樹脂を供給する工程と、連続した補強繊維マットを形成して前記下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程と、前記補強繊維マットの上に上部キャリアフィルムを重ねる工程と、前記下部キャリアフィルムと上部キャリアフィルムをはさむ位置に配置した一対のスクイズローラにより樹脂の含浸・脱泡を行う工程と、樹脂を加熱・硬化させる工程と、前記下部キャリアフィルム及び上部キャリアフィルムを剥がす工程とを備えたＦＲＰ板の連続成形方法を採用する。
【０００６】
そして、その連続成形方法によって、幅方向の所定領域に厚肉部分を形成したＦＲＰ板の成形を可能とするため、下部キャリアフィルム上に供給する補強繊維マットを形成する工程で、幅方向の所定位置に厚肉部を有する補強繊維マットを形成し、それを下部キャリアフィルム上に供給するか、或いは、ほぼ一定厚さの補強繊維マットを形成して下部キャリアフィルムの上に供給した後、その補強繊維マット上の幅方向の所定領域に補強繊維を追加して厚肉部を形成し、更に、下部キャリアフィルムに保持されて走行する補強繊維マットの厚肉部に流動状態の樹脂を追加する工程を加えて、厚肉部にも十分な樹脂を供給可能とし、しかも、樹脂の含浸・脱泡に用いる一対のスクイズローラとして、前記補強繊維マットの厚肉部に対応する領域の間隔が他の領域の間隔に比べて大きくなるように、少なくとも一方のスクイズローラの直径を幅方向に変化させた構成のスクイズローラを用いるという構成とする。この構成により、幅方向の所定領域に厚肉部を備えた補強繊維マットの全領域に、その厚さに応じた樹脂を供給し、且つ良好に含浸・脱泡して硬化させることができ、幅方向の所定領域に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を連続的に成形できる。
【０００７】
上記したＦＲＰ板の連続成形方法において、幅方向の所定位置に厚肉部を有する補強繊維マットを形成する方法の一例として、連続した補強繊維を短繊維形態に切断して走行中のコンベア上に幅方向にほぼ均一な厚さに積み上げ、幅方向にほぼ一定厚さの繊維補強マットを形成する工程と、その補強繊維マット上の幅方向の所定領域に、連続した補強繊維を短繊維形態に切断して追加して厚肉部を形成する工程を有するものを挙げることができ、この方法により幅方向の所望位置に厚肉部を備えた補強繊維マットを連続的に且つ任意の長さに形成できる。
【０００８】
また、上記したＦＲＰ板の連続成形方法において、補強繊維マットを形成して下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程内において該補強繊維マットに補強用布状材を積層するか、或いは下部キャリアフィルム上で繊維補強マットに補強用布状材を積層することが可能であり、この構成とすることで、補強用布状材を積層した強度の大きいＦＲＰ板を成形できる。ここで、補強用布状材としては、ガラス繊維等の連続繊維を、一つの交点に３本交わる形態に組み、その交点を接着剤で止めた構造の三軸組布を用いることが、連続繊維による大きい補強効果を得られると共に空隙が大きいため補強繊維マットに対する樹脂の含浸を妨げないと言った特性を備えているので好ましい。
【０００９】
また、上記したＦＲＰ板の連続成形方法において、前記樹脂を加熱・硬化させる工程で、上下のキャリアフィルムにはさまれて走行中の樹脂含浸補強繊維マットを複数のシューに通し、所定形状に成形することも可能であり、これにより所望形状の、例えば湾曲した形状のＦＲＰ板を連続的に成形できる。更に、補強繊維マットの厚肉部を、幅方向の両側に形成しておき、両側の厚肉部を、両者にはさまれた部分に対して起こすように成形することで、両端に厚いフランジ部を備えたＦＲＰ製保護カバーを製造するのに適したＦＲＰ板を成形することができる。
【００１０】
本発明に使用するスクイズローラは、少なくとも一方が直径を幅方向に変化する構成としたものであればよいが、上側のスクイズローラは幅方向に一定直径のローラとし、下側のスクイズローラを、前記補強繊維マットの厚肉部に対応する領域が、他の領域に比べて小径となるように直径を幅方向に変化させた構成とすることが好ましい。この構成とすると、下部キャリアフィルムに保持されている補強繊維マットの形状を、厚肉部が上方に盛り上がった形態としていた場合に、スクイズローラによる含浸・脱泡と同時に、厚肉部を下方に突出するように反転させることができ、この反転によって樹脂を含浸させた状態の厚肉部の強度が高くなり、その後の加熱・硬化工程において樹脂含浸補強繊維マットを所望形状に成形する際に、厚肉部を大きく屈曲させるように変形させても割れが発生しにくく、良好に成形できるという利点が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の連続成形方法により製造するＦＲＰ板は、幅方向の一部領域或いは複数の領域に厚さの厚い領域即ち厚肉部分を備えたものであれば、断面形状、各部寸法、用途等は任意であり、代表的なものとしては、図６（ａ）に示す断面形状のＦＲＰ板１を挙げることができる。このＦＲＰ板１は、鋼管杭、鋼管矢板等の保護カバーを製造するためのものであり、円弧状に湾曲した薄肉の板状部分２とその両端にほぼ直角に屈曲して形成された厚肉部分３を備えており、厚肉部分３の両側縁の破線４で示す位置を切断することにより、図６（ｂ）に示す保護カバー５を製造することができる。この保護カバー５は、保護対象となる管の外周面を覆う薄い板状部分２とその両端の厚肉のフランジ部３Ａを備えた構造となっている。なお、板状部分２の両端部分はフランジ部３Ａに向かって徐々に厚さが増加している。ＦＲＰ板１及び保護カバー５の各部寸法の例としては、板状部分２の肉厚ｔ1 が１．５〜３ｍｍ、厚肉部分３及びフランジ部３Ａの肉厚ｔ2 が板状部分２の肉厚ｔ1 の２〜５倍、板状部分２の曲率半径Ｒが３０〜１００ｍｍ、フランジ部３Ａの幅ｗが４０〜１００ｍｍを挙げることができる。
【００１３】
本発明の連続成形方法により製造するＦＲＰ板の材料には、従来のＦＲＰの製造に用いているものを適宜使用でき、例えば、補強繊維としては、ガラス繊維、水酸化アルミニウム繊維、カーボン繊維等の無機繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維等の有機繊維等を用いることができ、また、樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等を挙げることができる。不飽和ポリエステル樹脂を用いる場合、そのタイプはオルソ系、イソ系、軟質系等、いずれでもよく、ＦＲＰ板の用途に応じて適宜定めれば良い。また、必要に応じ、樹脂中に適当なフィラーや着色剤を混入してもよい。補強繊維の含有率は通常、２５〜４０重量％に選定される。海や川で用いる保護カバーを製造するためのＦＲＰ板には、補強繊維としてはガラス繊維を用いることが好ましく、具体的には連続したガラス繊維ロービングを２．５〜５ｃｍに切断して使用することが好ましい。また、樹脂は、耐食性を考慮してイソ系の不飽和ポリエステル樹脂を用いることが好ましい。これにより、耐食性、耐候性、強度等の特性に優れた保護カバーを得ることができる。
【００１４】
次に、本発明の好適な実施の形態に係る、ＦＲＰ板の連続成形方法を説明する。図１は、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形する連続成形ライン１０を概略的に示すものである。図１において、１１は下部キャリアフィルムであり、キャリアフィルムロール１２から引き出され、水平な所定の経路に沿って走行するようになっている。この下部キャリアフィルム１１の走行経路に沿って次の諸工程を実施するための装置が配置されている。以下、それぞれの装置を説明する。
【００１５】
１４は、所定の経路を走行する下部キャリアフィルム１１の上に流動状態の樹脂を供給する工程を実施するための樹脂供給装置であり、流動状態の樹脂（例えば、イソ系の不飽和ポリエステル樹脂）１５を収容した樹脂タンク１６と下部キャリアフィルム１１上に供給された樹脂を所定厚さに規制するドクターナイフ１７等を備えている。
【００１６】
２０は、幅方向の所定領域に厚肉部を有する補強繊維マットを形成して下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程を実施するための補強繊維マット形成・供給装置である。この補強繊維マット形成・供給装置２０は、水平に走行するコンベア２１と、その上方に配置され、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に排出する第一切断装置２５と、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に排出する第二切断装置２７と、コンベア２１上に形成された補強繊維マット２８を下部キャリアフィルム１１上に送り出す傾斜した排出コンベア２９等を備えている。ここで、第一切断装置２５は図２（ａ）に示すように、コンベア２１上に短繊維形態の補強繊維２４を幅方向に均等に排出するように配置されており、コンベア２１を走行させながらその上に補強繊維２４を排出することで、コンベア２１上に補強繊維を積み上げ、ほぼ一定の厚さの補強繊維マット２８ａを形成できる。コンベア２１上に形成する補強繊維マット２８ａの幅は製造しようとするＦＲＰ板１の幅にほぼ等しく選定し、且つ厚さはＦＲＰ板１の板状部分の厚さｔ1 （図６参照）を確保できるように定める。なお、第一切断装置２５の下方の両端にはサイド板３１が配置され、補強繊維２４の落下幅を規制している。一方、第二切断装置２７は、図２（ｂ）に示すように、先に形成した補強繊維マット２８ａの両端の領域に短繊維形態の補強繊維２４を降り積もらせるように配置されており、これにより一定厚さの補強繊維マット２８ａの両端部分に補強繊維２４を追加して厚肉部２８ｂを形成できる。かくして、第一切断装置２５、第二切断装置２７により、両端領域に厚肉部２８ｂを備えた補強繊維マット２８を形成できる。厚肉部２８ｂを形成する位置は、製造しようとするＦＲＰ板１の厚肉部分３に対応する位置であり、またその厚さ（先に形成した補強繊維マット２８ａを含んだ全厚さ）はＦＲＰ板１の厚肉部分３の厚さｔ2 （図６参照）を確保できるように定める。なお、第二切断装置２７の下方にはガイド板３２が角度調整可能な形態で配置されており、この角度調整により、厚い領域２８ｂの幅を調整可能となっている。
【００１７】
図１において、３５は、下部キャリアフィルム上に供給された補強繊維マットの厚肉部に流動状態の樹脂を追加する工程を実施するための樹脂追加装置であり、走行中の下部キャリアフィルム１１上の補強繊維マット２８の上方に配置されたバケット３６を備えている。このバケット３６は、図３に示すように、内部に樹脂３７を収容すると共に底面に多数の穴３８を等ピッチで形成しており、その穴３８から樹脂３７を補強繊維マット２８上に供給する構成となっている。穴３８は、補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対向する領域に形成されており、この穴３８から樹脂３７を流下させることにより樹脂を補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂのみに追加することができる。樹脂供給量はバケット３６内の液面高さを調整することで所望量とすることができる。ここで使用する穴３８の内径及びピッチは、樹脂の粘度、供給量等に応じて適宜定めるものであり、例えば、内径は２．５ｍｍ、ピッチは１５ｍｍ程度でよい。なお、穴３８は補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対向する領域のみならず、更に広い領域に形成しておき、使用しない穴は竹串などで塞いでおいてもよい。ここで使用する樹脂３７も、先に下部キャリアフィルム１１に塗布した樹脂１５と同種のものが使用される。また、厚肉部２８ｂに供給した樹脂が周囲に流れ落ちないようにするため、追加する樹脂３７の粘度は、３００〜４００ポイズとしておくのがよい。
【００１８】
図１において、４１は、樹脂を追加した後の補強繊維マットの上に上部キャリアフィルムを重ねる工程を実施するための装置であり、上部キャリアフィルム４２を繰り出すキャリアフィルムロール４３と、上部キャリアフィルム４２を補強繊維マット２８上に重ねるようガイドするガイドローラ４４等を備えている。
【００１９】
５０は、樹脂の含浸・脱泡を行う工程を実施するための含浸・脱泡装置であり、下部キャリアフィルム１１と上部キャリアフィルム４２の上下に配置された一対のスクイズローラ５１、５２を備えている。ここで用いるスクイズローラ５１、５２は、図４（ｂ）に示すように、上側のスクイズローラ５１は幅方向に一定直径としているが、下側のスクイズローラ５２は、中央部分の大径部５２ａと、その両側のテーパ部５２ｂと、更にその外側の小径部５２ｃを備えた形状としている。ここで、小径部５２ｃ及びテーパ部５２ｂは、スクイズローラ５１、５２を通過する補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対応する領域に形成されている。従って、スクイズローラ５１、５２の間隔は、補強繊維マットの厚肉部に対応する領域は、他の領域に比べて間隔が大きくなっている。更に具体的には、スクイズローラ５１、５２の中央部分の間隔ｅ1 は、補強繊維マット２８の中央の薄い部分に対して樹脂の良好な含浸・脱泡を行うことができる間隔に設定され、両端部分の間隔ｅ2 は補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂに対して樹脂の良好な含浸・脱泡を行うことができる間隔に設定されている。かくして、図４（ａ）に示すように、上下のキャリアフィルム１１、４２ではさまれ、両端に上側に盛り上がった厚肉部２８ｂを備えた補強繊維マット２８を、スクイズローラ５１、５２に通過させることにより、その補強繊維マット２８の全幅に渡って樹脂の良好な含浸・脱泡を行うことができ、しかも、上側のスクイズローラ５１を幅方向に一定直径としたことにより、図４（ｃ）に示すように、スクイズローラ５１、５２を通過した後の補強繊維マット２８Ａは上面が平坦となり、厚肉部２８Ａｂが反転して下方に突出した形状となる。このように厚肉部２８Ａｂを下方に反転させると厚肉部２８Ａｂの強度が増し、後の工程でこの部分を折り曲げてフランジ部を形成する際に割れが生じるといったことを防止できる利点が得られる。なお、本発明に使用するスクイズローラ５１、５２は、図示したように、下側のスクイズローラ５２に小径部５２ｃを形成して両者の間隔を幅方向に変化させる構成としたものに限らず、上側のスクイズローラ５１に小径部を形成するとか、両方のスクイズローラ５１、５２に小径部を形成する等の変更を行っても良く、これによっても、補強繊維マット２８の全幅に渡って良好な含浸・脱泡を行うことができる。
【００２０】
図１において、６０は、樹脂を加熱・硬化させる工程を実施するための加熱炉である。この加熱炉６０内には、上下のキャリアフィルム１１、４２にはさまれて走行中の樹脂含浸補強繊維マット２８Ａを徐々に所望の形状に成形してゆく複数のシュー（ダイス）６１が配置されている。この複数のシュー６１は、樹脂含浸補強繊維マット２８Ａを図５に示すように徐々に変形させることができる形状のものである。なお、最後のシュー６１の成形面形状は、それを出た樹脂含浸補強繊維マット２８Ｂが、その後に硬化収縮して、ＦＲＰ板１に要求される形状となるように定められている。更に具体的には、最後のシュー６１で成形された樹脂含浸補強繊維マット２８Ｂの厚肉部分の折り曲げ角度が、目標角度よりも少し鈍角となるように設定している。
【００２１】
図１において、６５は、下部キャリアフィルム及び上部キャリアフィルムを剥がす工程を実施する装置であり、下部キャリアフィルム１１及び上部キャリアフィルム４２の水平走行部分の上下に配置されたガイドローラ６６、６７とキャリアフィルムを巻き取る巻取部６８、６９等を備えている。７０は、成形されたＦＲＰ板１を所望長さに切断する切断装置である。
【００２２】
次に、上記構成の連続成形ライン１０による成形動作を説明する。図１において、下部キャリアフィルム１１がキャリアフィルムロール１２から引き出され、所定の水平な経路を走行している。この下部キャリアフィルム１１上に、まず、樹脂タンク１６から流動状態の樹脂１５が供給され、ドクターナイフ１７で所定の厚さに規制され、塗布される。ここで樹脂１５の塗布量は、補強繊維マット形成・供給装置２０の第一切断装置２５から排出される補強繊維で形成した補強繊維マット２８ａ（図２参照）を含浸させるに必要な量としている。次に、樹脂１５を塗布した下部キャリアフィルム１１の上に、補強繊維マット形成・供給装置２０から、幅方向の両端領域に厚肉部２８ｂを備えた補強繊維マット２８が供給され、次いで、その補強繊維マット２８の両端の厚肉部２８ｂに樹脂追加装置３５によって樹脂３７が追加供給される。これにより、補強繊維マット２８の厚肉部２８ｂを含む全幅に対して必要な量の樹脂が供給されることとなる。その後、補強繊維マット２８の上に上部キャリアフィルム４２が重ねられ、スクイズローラ５１、５２を通過して樹脂の含浸・脱泡が行われ、加熱炉６０を通過し、シュー６１によって徐々の所望形状に成形されると共に加熱・硬化が行われ、ＦＲＰ板１に成形される。そして、硬化炉６０を出た後、上下のキャリアフィルム１１、４２が剥がされ、所望長さに切断して排出される。以上のようにして、所望長さのＦＲＰ板１が連続的に製造される。そして、得られたＦＲＰ板１は適当な場所で、両側縁を図６（ａ）に破線４で示す位置にカットすることで図６（ｂ）に示す保護カバー５とすることができる。なお、ＦＲＰ板１の両側縁のカットは、図１に示す連続成形ライン１０の切断装置７０の前に適当な切断装置を設けて行っても良く、その構成とすることで保護カバー５を連続的に製造することができる。
【００２３】
以上に説明したように、図１に示す連続成形ラインによって、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形でき、そのＦＲＰ板１から図６（ｂ）に示す保護カバー５を製造できる。そして、連続成形方法を採用したことで生産性よく且つ低コストで保護カバー５を製造できる。得られたＦＲＰ板１及び保護カバー５は、ハンドレイアップ法による製品に比べて品質が安定しており、且つ表面平滑性に優れると共に補強繊維含有量を多くすることができ（例えば、３０〜４０重量％程度）、曲げ強度や引張強度が大きいといった利点を有している。
【００２４】
図１に示すＦＲＰ板１の連続成形ライン１０は、補強繊維マット形成・供給装置２０により、幅方向の所定領域に厚肉部２８ｂを有する補強繊維マット２８を形成し、その補強繊維マット２８を下部キャリアフィルム１１の上に供給する構成であるが、厚肉部２８ｂは下部キャリアフィルム１１の上で形成することも可能である。図７はその場合の実施形態を示す連続成形ライン１０Ａを示すものである。この連続成形ライン１０Ａでは、補強繊維マット形成・供給装置２０Ａが、水平に走行するコンベア２１と、その上方に配置され、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に幅方向に均等に排出する第一切断装置２５と、コンベア２１上に形成された補強繊維マット２８ａを下部キャリアフィルム１１上に送り出す傾斜した排出コンベア２９を備えており、幅方向にほぼ一定厚さの補強繊維マット２８ａを形成して下部キャリアフィルム１１上に供給する構成となっている。そして、下部キャリアフィルム１１上に供給された補強繊維マット２８ａの通過位置の上方に、その補強繊維マット２８ａ上の幅方向の所定領域に短繊維形態の補強繊維を追加して厚肉部を形成するための補強繊維追加装置７５を設けている。この補強繊維追加装置７５は、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４として補強繊維マット２８ａの幅方向の所定位置に排出する第二切断装置２７を備えている。かくして、補強繊維追加装置７５の下を通りすぎ、幅方向の所定位置に補強繊維２４を追加された補強繊維マット２８は、図２（ｂ）に示す補強繊維マット２８と同様に、幅方向の所定位置に厚肉部２８ｂを有する形態となっている。図７において、補強繊維マット形成・供給装置２０Ａ及び補強繊維追加装置７５を除いた他の部分は、図１に示す連続成形ライン１０と実質的に同一である。図７に示す連続成形ライン１０Ａにおいても、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形できる。
【００２５】
図８は更に他の実施の形態に係る連続成形ライン１０Ｂを示すものである。この連続成形ライン１０Ｂも、図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を成形するためのものである。図８の連続成形ライン１０Ｂでは、下部キャリアフィルム１１上に補強繊維マットを供給するための補強繊維マット形成・供給装置２０Ｂが、図１に示す補強繊維マット形成・供給装置２０と同様に、水平に走行するコンベア２１と、その上方に配置され、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上に幅方向にほぼ均一に排出する第一切断装置２５と、ガラス繊維ロービング等の連続した補強繊維２３を所定長さに切断し、短繊維形態の補強繊維２４としてコンベア２１上の幅方向の所定位置に排出する第二切断装置２７と、コンベア２１上に形成された補強繊維マット２８を下部キャリアフィルム１１上に送り出す傾斜した排出コンベア２９を備えており、更に、補強用三軸組布８１を巻取８２から繰り出しコンベア２１上に供給する組布供給手段８０を備えている。この構成により、幅方向の所定位置に厚肉部２８ｂを有する補強繊維マット２８（図２参照）を形成することができると共にその補強繊維マット２８に補強用三軸組布８１を積層した形態で下部キャリアフィルム１１上に供給することができる。なお、図示の実施の形態では、コンベア２１の最上流に補強用三軸組布８１を供給しているので、この三軸組布８１は補強繊維マット２８の下側に積層されることとなるが、三軸組布８１の積層位置は補強繊維マット２８の下側に限らず、上側でも或いは中間位置（補強繊維マット内）でもよい。ここで用いる補強用三軸組布８１は、図９に示すように、ガラス繊維等の連続繊維８１ａを、一つの交点に３本交わる形態に組み、その交点を接着剤で止めたものであり、繊維８１ａによる大きい補強効果を発揮すると共に空隙が大きいため補強繊維マット２８に対する樹脂の含浸を妨げないと言った特性を備えたものである。
【００２６】
図８において、連続成形ライン１０Ｂは、上記構成の補強繊維マット形成・供給装置２０Ｂを用いた以外は、図１に示す連続成形ライン１０と同様な構成となっている。かくして、この連続成形ライン１０Ｂも、図１の連続成形ライン１０と同様な操作により図６（ａ）に示すＦＲＰ板１を連続的に成形できる。しかも得られたＦＲＰ板１では、補強繊維マットに補強用三軸組布８１が積層された構成であるので、補強効果がきわめて大きく、これにより、強度の大きい保護カバーを製造できる。なお、補強繊維マット２８に対する三軸組布８１の積層は、補強繊維マット形成・供給装置２０Ｂ内で行う場合に限らず、下部キャリアフィルム１１上で行っても良い。
【００２７】
【実施例】
図１に示す連続成形ライン１０で、次の材料、条件で、図６（ａ）に示す断面形状のＦＲＰ板１を成形した。
樹脂１５、３７；イソ系不飽和ポリエステル樹脂
補強繊維１３； ガラス繊維ロービング ＲＳ−４８０ＰＭ−５５６（日東紡績株式会社製）
第一切断装置２５によるロービング切断長さ；２５．４ｍｍ
第一切断装置２５により形成した補強繊維マット２８ａの幅；３８０ｍｍ
厚さ；２．５ｍｍ
第二切断装置２７による積み上げ幅（厚肉部幅）；１００ｍｍ
積み上げ量；５．０ｍｍ（厚肉部厚さ：７．５ｍｍ）
スクイズローラ５１、５２の最小間隔ｅ1 ；２．５ｍｍ
最大間隔ｅ1 ；７．５ｍｍ
硬化炉６０内のシュー６１の使用枚数；５０枚
【００２８】
得られたＦＲＰ板１の諸特性を測定し、以下の結果を得た。
［比較例］
比較のため、ハンドレイアップ法により、厚さ２ｍｍのＦＲＰ板を作成し強度を測定して、次の結果を得た。
以上の実施例及び比較例から良く分かるように、本発明の実施の形態に係る連続成形方法により成形したＦＲＰ板１は、ハンドレイアップ法により作成したＦＲＰに比べて、強度が大きくなっている。これは、ハンドレイアップ法に比べてガラス繊維含有率を高くできたためと思われる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のＦＲＰ板の連続成形方法によれば、幅方向の所定位置に厚肉部を有する補強繊維マットの全領域に、その厚さに応じた樹脂を供給し、且つ良好に含浸・脱泡して硬化させることができ、幅方向の所定領域に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を連続的に成形でき、従って、幅方向の所定領域に厚肉部分を備えたＦＲＰ板を生産性良く且つ低コストで製造できるという効果を有している。しかも、得られたＦＲＰ板は、ハンドレイアップ法による製品に比べて品質が安定しており、且つ表面平滑性に優れると共に補強繊維含有量を多くすることができ、曲げ強度や引張強度が大きいといった利点を有している。
【００３２】
また、上記のＦＲＰ板の連続成形方法において、前記補強繊維マットを形成する工程内で補強繊維マットに補強用布状材を積層するか、或いは下部キャリアフィルム上で繊維補強マットに補強用布状材を積層する構成とすることで、補強用三軸組布を積層した構造のＦＲＰ板を製造することができ、強度のきわめて大きいＦＲＰ板を製造できるという効果が得られる。
【００３３】
また、上記のＦＲＰ板の連続成形方法において、前記樹脂を加熱・硬化させる工程で、上下のキャリアフィルムにはさまれて走行中の樹脂含浸補強繊維マットを複数のシューに通し、所定形状に成形する構成とすることで、所望形状の、例えば湾曲した形状のＦＲＰ板を連続的に成形でき、特に、補強繊維マットの厚肉部を、幅方向の両側に形成しておき、両側の厚肉部を、両者にはさまれた部分に対して起こすように成形する構成とすることで、両端に厚いフランジ部を備えたＦＲＰ製保護カバーを製造するのに適したＦＲＰ板を成形することができ、これにより高品質のＦＲＰ製保護カバーを生産性良く、低コストで製造できるという効果が得られる。
【００３４】
また、上記した連続成形方法で製造したＦＲＰ板から作ったＦＲＰ製保護カバーは、フランジ部を含む全面を、短繊維形態の補強繊維を堆積して形成した補強繊維マットと補強用三軸組布との積層体に樹脂を含浸させ、硬化させて形成しておくことにより、強度がきわめて大きく、しかも、連続成形方法によって生産性良く且つ品質むらなく製造できるといった効果を有している。特に、保護カバーに用いる短繊維形態の補強繊維を、ガラス繊維ロービングを切断して形成したチョップドストランドとし、補強用三軸組布をガラス繊維で形成された三軸組布とし、樹脂を不飽和ポリエステル樹脂とすることにより、耐食性、耐候性、強度に優れたＦＲＰ製保護カバーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図６（ａ）に示すＦＲＰ板を製造するための連続成形ラインの概略側面図
【図２】（ａ）は図１の連続成形ラインにおけるＡ−Ａ矢視概略断面図
（ｂ）は図１の連続成形ラインにおけるＢ−Ｂ矢視概略断面図
【図３】図１の連続成形ラインにおけるＣ−Ｃ矢視概略断面図
【図４】（ａ）は図１の連続成形ラインにおいてスクイズローラ５１、５２に進入する前の補強繊維マット２８の概略断面図
（ｂ）はスクイズローラ５１、５２の概略正面図
（ｃ）はスクイズローラ５１、５２を出た後の補強繊維マット２８Ａの概略断面図
【図５】図１の連続成形ラインの硬化炉６０内において、補強繊維マットが徐々に変形させられる状態を説明する補強繊維マットの概略断面図
【図６】（ａ）は図１の連続成形ラインで成形されるＦＲＰ板１の概略断面図
（ｂ）はＦＲＰ板１から製造される保護カバー５の概略断面図
【図７】図６（ａ）に示すＦＲＰ板を製造するための連続成形ラインの他の例を示す概略側面図
【図８】図６（ａ）に示すＦＲＰ板を製造するための連続成形ラインの更に他の例を示す概略側面図
【図９】図８の連続成形ラインで用いる三軸組布の一部を拡大して示す概略平面図
【符号の説明】
１ ＦＲＰ板
２ 板状部分
３ 厚肉部分
３Ａ フランジ部
５ 保護カバー
１０、１０Ａ、１０Ｂ ＦＲＰ板の連続成形ライン
１１ 下部キャリアフィルム
１４ 樹脂供給装置
１５ 樹脂
１６ 樹脂タンク
２０、２０Ａ、２０Ｂ 補強繊維マット形成・供給装置
２１ コンベア
２３ 補強繊維
２４ 短繊維形態の補強繊維
２５ 第一切断装置
２７ 第二切断装置
２８、２８ａ 補強繊維マット
２８ｂ 厚肉部
２９ 排出コンベア
３５ 樹脂追加装置
３６ バケット
３７ 樹脂
４２ 上部キャリアフィルム
５０ 樹脂含浸・脱泡装置
５１、５２ スクイズローラ
６０ 加熱炉
６１ シュー（ダイス）
６８、６９ キャリアフィルムの巻取部
７０ 切断装置
Claims (7)
- 所定の経路を走行する下部キャリアフィルムの上に流動状態の樹脂を供給する工程と、幅方向の所定領域に厚肉部を有する連続した補強繊維マットを形成して前記下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程と、前記下部キャリアフィルム上に供給された補強繊維マットの厚肉部に流動状態の樹脂を追加する工程と、樹脂を追加した後の補強繊維マットの上に上部キャリアフィルムを重ねる工程と、前記下部キャリアフィルムと上部キャリアフィルムをはさむ位置に配置した一対のスクイズローラであって、前記補強繊維マットの厚肉部に対応する領域の間隔が他の領域の間隔に比べて大きくなるように、少なくとも一方のスクイズローラの直径を幅方向に変化させた構成のスクイズローラにより樹脂の含浸・脱泡を行う工程と、樹脂を加熱・硬化させる工程と、前記下部キャリアフィルム及び上部キャリアフィルムを剥がす工程とを備えたＦＲＰ板の連続成形方法。
- 前記幅方向の所定領域に厚肉部を有する連続した補強繊維マットを形成して前記下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程が、連続した補強繊維を短繊維形態に切断して走行中のコンベア上に幅方向にほぼ均一な厚さに積み上げ、幅方向にほぼ一定厚さの繊維補強マットを形成する工程と、その補強繊維マット上の幅方向の所定領域に、連続した補強繊維を短繊維形態に切断して追加して厚肉部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１記載のＦＲＰ板の連続成形方法。
- 所定の経路を走行する下部キャリアフィルムの上に流動状態の樹脂を供給する工程と、幅方向に厚さがほぼ一定な連続した補強繊維マットを形成して前記下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程と、前記下部キャリアフィルム上に供給された補強繊維マット上の幅方向の所定領域に補強繊維を追加して厚肉部を形成する工程と、その厚肉部に流動状態の樹脂を追加する工程と、樹脂を追加した後の補強繊維マットの上に上部キャリアフィルムを重ねる工程と、前記下部キャリアフィルムと上部キャリアフィルムをはさむ位置に配置した一対のスクイズローラであって、前記補強繊維マットの厚肉部に対応する領域の間隔が他の領域の間隔に比べて大きくなるように、少なくとも一方のスクイズローラの直径を幅方向に変化させた構成のスクイズローラにより樹脂の含浸・脱泡を行う工程と、樹脂を加熱・硬化させる工程と、前記下部キャリアフィルム及び上部キャリアフィルムを剥がす工程とを備えたＦＲＰ板の連続成形方法。
- 補強繊維マットを形成して下部キャリアフィルム上の樹脂の上に供給する工程内において該補強繊維マットに補強用布状材を積層するか、或いは下部キャリアフィルム上で繊維補強マットに補強用布状材を積層することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のＦＲＰ板の連続成形方法。
- 前記樹脂を加熱・硬化させる工程において、上下のキャリアフィルムにはさまれて走行中の樹脂含浸補強繊維マットを複数のシューに通し、所定形状に成形することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のＦＲＰ板の連続成形方法。
- 補強繊維マットの厚肉部を、幅方向の両側に形成しておき、両側の厚肉部を、その間にはさまれた中央部分に対して起こすように成形することで、両端に厚肉のフランジ部を備えたＦＲＰ製保護カバーの製造に適したＦＲＰ板を成形することを特徴とする請求項５記載のＦＲＰ板の連続成形方法。
- 前記下部キャリアフィルムと上部キャリアフィルムをはさむ位置に配置した一対のスクイズローラのうち、上側のスクイズローラは幅方向に一定直径のローラとし、下側のスクイズローラを、前記補強繊維マットの厚肉部に対応する領域が、他の領域に比べて小径となるように直径を幅方向に変化させた構成としていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のＦＲＰ板の連続成形方法。
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