JPH0243616B2

JPH0243616B2 -

Info

Publication number: JPH0243616B2
Application number: JP57219269A
Authority: JP
Inventors: Yoshichika Kawabata; Shuya Tsuji; Rokuro Yamamoto
Original assignee: Yamamoto Kogyo KK; Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp; Yamamoto Kogyo KK
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1990-10-01
Also published as: JPS59109322A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は繊維強化熱硬化性樹脂（以下、FRP
と略す）製筒状成形物の製造方法に関するもので
ある。従来、FRP製筒状成形物の製造方法は、筒状
型の外側に成形するフイラメントワインデイング
法（FW法）とこれとは逆に筒状型の内側で遠心
力を利用して成形する遠心成形法が知られてい
る。 FW法は古くから広範囲に採用された方法では
あるが、材料の歩留り、作業環境、ボイドの発生
のし易さ、繊維強化材の単一方向性等の欠点を有
する。一方、遠心成形法は一般に強化材と樹脂とを均
一に混合するために、例えば直径２ｍの円筒体を
成形する際の回転数を60回転／分以上、即ち重力
の約４倍以上の遠心力が生じるような回転速度で
実施されており、成形された筒状成形物がボイド
の存在が少なく、外周寸法が一定に生産でき、し
かも外観が美麗であり、また材料の飛散が少ない
ため材料歩留りに優れ作業環境もよいという利点
がある。しかし、この遠心成形法は型を高速回転
させるため、多大なエネルギーを必要とし、しか
も型自体の精度、強度をより厳密にしなければな
らない欠点がある。又、致命的な欠陥として供給
された繊維強化材が円周方向に並んでしまうた
め、成形物が軸方向と周方向との強度比に於いて
著しく異なり、即ち一般に1/2〜1/3となり強度バ
ランスの悪いものとなることである。更に、回転
数や繊維強化材、主としてガラス繊維と液状の樹
脂の比重差によりそれぞれの二層に分離してしま
うという恐れが残る。かかる欠陥を改良するために、特開昭54−
111577号では型に対してFRP成形用材料供給部
を相対的に移動できるように設置し、１〜４回
転／分（周速５〜10ｍ／分）で型を回転させ、型
の中心軸線と平行にかつその中心軸線より下げら
れた押圧ロールを設置し、又、円筒状型の回転と
押圧ロールの回転とを駆動部よりチエーンホイー
ルを用いて同じ回転速度に調節して成形し、しか
も押圧ロール上部にはエアーシリンダーを設置し
てエアー圧力によりロールを上下動させ、すなわ
ち押圧したり、押圧を解除したりして調節しなが
ら供給材料を押圧含浸させて成形する方法が提案
されている。この方法は従来の遠心成形法に、比
較して小さい動力源で、しかも簡単な型体で成形
でき、更に材料強度に方向性によるバラツキが少
ない点では非常に優れた筒状成形物を与える製造
方法である。しかし、この成形方法は用いられる押圧ロール
がその母線方向に或いは螺旋状に或いは碁盤目状
に溝を有するものであるため、繊維強化材が溝に
たまり、ロールに付着して成形効率が劣り、成形
物の厚さのバラツキが大きく、しかも成形物中に
気泡が多数残存する欠点がある。本発明者等は小さい遠心力で回転する、すなわ
ち１〜30回転／分、周速度0.5〜200ｍ／分の低速
回転で成形でき、かつ成形材料中の含有空気泡を
取り除き、成形効率に優れたFRP製筒状成形物
を成形する方法を鋭意研究した結果、表面に定型
及び／又は不定型の凹部が多数存在し、その凹部
が溝でない少なくとも１個の押圧ロールを用いる
ことにより上記条件を満足する製造法を見い出す
に至つた。即ち、本発明は重力の２倍より小さい遠心力が
生じる速度で回転する筒状型の内壁面に繊維強化
材と液状熱硬化性樹脂とを供給し、かかる強化材
と樹脂とからなる材料の表面を、表面に定型及
び／又は不定型の凹部が多数存在し、その凹部が
溝状でない少なくとも１個の押圧ロールで押圧し
て樹脂を強化材に十分に含浸し、脱泡せしめて形
成することを特徴とする筒状成形物の製造方法を
提供する。本発明で用いられる筒状の型は回転軸方向に沿
つて少なくとも二ツ割にでき、外側で締付けボル
トによつて閉じることができるものが好ましく、
通常その断面が円、楕円、多角形およびこれらの
部分的に欠けたものである。この型の材質は金
属、木、プラスチツク、石等であるが、とりわけ
金属が好ましい。又、この型の大きさは特に制限
はないが、型内面で成形することと成形物の運搬
を考慮して通常内径１〜４ｍ、長さ１〜10ｍ程度
である。勿論径や長さを上記範囲以外にすること
もできる。本発明に於いては上記型の内側に繊維強化材お
よび液状熱硬化性樹脂の供給部が置かれ、その供
給部が前後に自在に移動するか、又はかかる供給
部が固定されて型自体が前後に移動するように設
計される。又、本発明での型はモーターで駆動される複数
個のローラーによつて回転される。その際の回転
速度は重力の２倍より小さい遠心力が生じる速度
が選択され、好ましくは重量の1.2倍以下、最適
には重力より小さい遠心力が生じる速度である。一般に、回転体に於ける壁面での遠心力はＦ＝
mγω²により求められる。この場合、Ｆは遠心
力、ｍは単位質量、γは回転体の半径、ωは角速
度である。仮に２ｍの内径の円筒型を60回転／分
の速度で回転させてFRP製円筒成形物を作製す
る際の成形物の１cm³単位に働く遠心力は成形材料
の比重を約1.8とすると7.24ｇ・cm／s²となり、こ
れに対して重力がＦ＝mα…（注：αは加速度）
で計算され、1.8ｇ・cm／s²となることから重力
の約４倍となる。この場合、遠心力が重力の２倍
となるには回転数が42回転／分、周速度が266
ｍ／分程度である。尚、本発明者らの実験によれ
ば、一般的な遠心成形法に於いては供給した成形
材が型体より落下しないようにするには重力の２
倍を越える、好ましくは４倍以上の遠心力が必要
であり、遠心力がそれより少ないと成形材料を壁
体に押圧することが難しくなる。上述から、本発明の型体は内径によつて変わる
ため必ずしも正確ではないが、１〜30回転／分、
好ましくは１〜18回転／分、より好ましくは１〜
15回転／分程度の回転速度、或いは周速度0.5〜
300ｍ／分で回転される。本発明で用いられる繊維強化材はガラス繊維、
炭素繊維、アラミド繊維（デユポン社製、ケプラ
ー繊維）等の公知の繊維強化材を挙げることがで
き、特にガラス繊維が好ましい。かかる強化材は
マツト状、ロービング状、ロービングを適当な長
さに切断しちたチヨツプ状のもの等が使用され、
それらの組合せで使用することも可能である。
又、本発明での強化材の使用量は通常、成形物中
10〜80重量％、好ましくは15〜60重量％、より好
ましくは20〜50重量％となる量が適当である。本発明で用いられる液状熱硬化性樹脂として
は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フ
エノール樹脂、ビニルエステル樹脂等の公知の液
状熱硬化性樹脂が挙げられ、特に不飽和ポリエス
テル樹脂が好ましい。この不飽和ポリエステル樹
脂を用いる場合には、触媒として過酸化物等およ
び硬化促進剤として金属塩、アミン等を併用して
硬化する方法が好ましい。かかる触媒および硬化
促進剤は型内面の繊維強化材上に樹脂とは別々
に、又は予め混合されて供給されても良い。又、液状熱硬化樹脂は繊維強化材への含浸性、
たれ現象等から粘度が重要となる。即ち、樹脂粘
度が低過ぎる場合は成形物が白化したり、たれ現
象が生じやすく、逆に高過ぎる場合には含浸性が
悪く、そのため成形材料をローラーで押圧しても
型面に附着せず落下してしまい成形できなくな
る。このような点からかかる樹脂の粘度は通常、
0.5〜20ポイズ／25℃（ブルツク・フイールド粘
度）、好ましくは1.0〜15ポイズ／25℃、更に好ま
しくは２〜10ポイズから適宜選択される。本発明で用いられる表面に定型及び／又は不定
型の凹部が多数存在し、その凹部が溝状でない押
圧ロールは、押圧する繊維強化材の長さに比べて
短かい幅である凹部を表面に有するものである。
最終的に製造される筒状成形物が要求される強度
に見合う繊維強化材の長さが通常50mm程度である
ことから、かかるロールはロール母線方向で１〜
30mm、好ましくは２〜10mm及び円周方向で１〜30
mmの幅に入り、深さ１mm以上、好ましくは２〜30
mmである定型及び／又は不定型の凹部をロール面
積の30〜90％、好ましくは50〜80％有するものが
好適である。上記凹部のロール母線方向幅及び円
周方向幅は上記範囲内であれば同一でも異なつて
いても良く、又その形状は三角形、四角形、五角
形、その他の多角形、円形、楕円形、欠円形、十
字形、Ｘ字形及びその他でよい。尚、押圧ロール
表面の凹部は互いに不連続であり、適当な間隔で
凸部により分けられているものである。上記押圧ロールの凹部の具体的な形状として
は、第８図及び第９図に示される如きものが挙げ
られ、それらはロール表面の切削、ロール作製時
の同時成形、プレス等の打抜き等で成形された凹
凸面を有する金属板又はプラスチツクシートのロ
ール面への巻付け、金網又はプラスチツク網のロ
ール面への巻付け、有孔管のロール面への巻付け
等にあつて形成される。好ましくは押圧ローラー
製作上の容易さ、安価なこと及び補修が容易なこ
とから液状熱硬化性樹脂及び洗浄用有機溶剤等に
膨潤、浸蝕されない、太さ0.5〜５mm、網目の大
きさ２〜８mmの熱可塑性プラスチツク、例えばポ
リエチレン、ポリエステル、ポリアミド等或いは
金属の網をローラー表面に少なくとも１枚以上巻
きつけたものが良い。本発明で用いられるロールの材質は上記押圧力
を生じ得るものであればよく、例えば鉄、アルミ
ニウム、ステンレス、銅、木、プラスチツク等の
公知のものが挙げられ、これらを組合せたもので
あつても差しつかえない。又、ロール内部は空ど
うであつてもなくてもいずれでもよい。更に、ロ
ール面に凹凸材料を巻き付ける場合のそれぞれの
材質は同じであつても相違していてもよい。上記押圧ロールで型内面に施こされた繊維強化
材と液状熱硬化性樹脂との上を押圧する際、かか
るロールの凹部に上記の強化材及び液状熱硬化性
樹脂が一時的にとどまり、特にこれらと接触する
凹部の上方開口縁部の角度が鋭角であると成形材
料がからみ付き易くなり成形が困難となるため、
好ましくは凹部の上方開口縁部の角度が鈍角であ
るか、かかる縁部が削られて平面であるか1R以
上の曲線状であるものが適する。本発明で用いられる押圧ロールは、固定された
アームに単に取り付けても良いが、好ましくは上
下動をエアーシリンダー、スプリング、ギヤー、
カム等で適度に調節したアームに取り付けられ、
より好ましくはロール自身がそのアームから取り
はずし可能で、しかもアームの運動とは別にある
程度の運動が可能となつているように取り付けら
れる。このような押圧ロールの取り付け例を第１
３図に示す。本発明の成形方法に於いて、重要な工程は成形
材料の表面を、表面に特定の凹部を有する押圧ロ
ールで押圧して液状熱硬化性樹脂を繊維強化材に
含浸せしめる工程である。この工程は、該押圧ロ
ールにエアーシリンダーで一定圧力を加えて実施
してもよいが、好ましくは該押圧ロールの自重で
実施する方が好ましい。押圧ロールが自重で押圧
する場合には例えば第５図の様に押圧ロールが自
在に回転する様な機構にする必要がある。この
際、押圧ロールは前後の適当な幅で自由に移動で
きるように少くとも１個のクランクによるか、適
当な幅で可動する軸棒によるか、又はそれらの組
合せによつて調節されるのが望ましい。かかるロ
ールが成形材料を押圧する際には押圧ロールはそ
の回転が人為的に操作されずに、型体の回転に同
調しながらも成形材料の抵抗等による回転速度の
変調に対応できる。本発明に於いては成形材料中の液状熱硬化性樹
脂を繊維強化材に十分含浸させるのに前記押圧ロ
ールが採用される。該押圧ロールの自由な回転を
妨げない範囲で多少の荷重を掛けることは差しつ
かえないが、荷重が大き過ぎるか、ロール自身の
重さが大となると、型体の回転速度が遅いためロ
ールが成形材料中に沈み込んで樹脂がしぼり出さ
れて樹脂含量の低い成形物となるので好ましくな
い。又、逆に押圧ロールの重さ又は、荷重が小さ
いと樹脂の含浸が不十分となり、成形材料中に空
気泡が残り型面より該材料が落下し成形できなく
なる。そのため、本発明で用いられる押圧ロール
は通常、長さ10〜100cm、好ましくは30〜70cmの
ものであり、その自重としてロールの長さ１cm当
り20ｇ〜600ｇ、好ましくは50〜400ｇ、更に好ま
しくは80〜300ｇの荷重、すなわち押圧力が成形
材料面にかかるものが適する。かかるロールで樹
脂の含浸、空気泡の脱泡を効率よく達成させるた
めに、本発明に於いては上記ロールを適当な間隔
で３本以上用いた方が良い。上記押圧ロールの形状としては、その長さは上
記の如くであるが、成形物の長さに対応して適宜
変えることができ、又、その径は型体の内径より
小さく、好ましくは型体中で自在に回転できる寸
法であり、通常直径５〜40cmが適当である。次いで、本発明の製造法の例を図面により説明
する。第１図で示される如き、成形用型体Ａがモータ
ー４の回転を伝えるローラー５によつて回転さ
れ、その内部に押圧ロール、成形材料供給部等を
有する往復摺動体Ｃが片持式梁体Ｂに沿つて前後
に移動できる装置が用いられる。又は、第３図に
示される如き、成形材料供給部および押圧ロール
の取付け部が片持式梁体Ｂに沿つて移動せずに
固定され、且つ成形用型体Ａが回転し、同時に成
形が進むにつれて自走モーター制御盤１５によつ
てコントロールされた型移動用モーター１１によ
つて前後に移動することができる装置が用いられ
る。型体Ａ中で、先づ繊維強化材受入れ口７から入
つた強化材が強化材カツター８によつて裁断され
て型内面に落下され、次いで液状熱硬化性樹脂供
給装置Ｅから樹脂および触媒等が強化材上に供給
される。その後押圧ロールＦが成形材料上を押圧
していく。その際、押圧ロールＦは、第５図に示される如
き押圧ロール軸受３０およびクランク２９によつ
て遊びが生じるようになつている。型体Ａ又は往復摺動体Ｃが成形が進むにつれて
移動して成形物が形成され、液状熱硬化性樹脂の
硬化後に筒状物が作製される。その後、型体Ａの
締付けボルト２，３がはずされ、型体Ａが二ツ割
に開かれて成形された筒状成形物が取り出され
る。本発明の製造法によれば、得られる筒状成形物
がFRP製であるが、更にプラスチツク発泡体、
レジンコンクリート等が供給できるようにして二
層、三層（サンドイツチ状）等の多層形状の筒状
成形物の成形も可能である。本発明の方法であれば、樹脂の含浸むらがな
く、繊維強化材が均一に分散しているため強度に
優れた、気泡の少ない筒状成形物を効率よく成形
することができる。得られた筒状成形物はタン
ク、浄化槽、サイロ等の容器として有用である。次いで本発明を実施例により詳しく述べる。
尚、例中の部及び％は重量基準である。実施例１第１，２及び５図に示す如き製造装置を用い、
直径2.8ｍφ、長さ3.5ｍの筒状型Ａを周速22.5
ｍ／分で回転させ、その内壁面に繊維強化材供給
装置Ｅによりガラス繊維（ガラスロービングSP
−３、旭フアイバー製）を長さ50mmのチヨツプド
ストランド状に切断して５Kg／分で供給し、続い
て液状熱硬化性樹脂供給装置Ｆにより不飽和ポリ
エステル樹脂（ポリライトFG−104、大日本イン
キ化学工業製）100部と促進剤として６％ナフテ
ン酸コバルト（大日本インキ化学工業製）0.4部
及び触媒として55％メチルエチルケトンパーオキ
サイド（日本油脂製）1.0部を混合して10Kg／分
で供給した。更に、それらの上を第８−ｂ及び９図に示す如
き、深さ５mm、縦及び横５mmであり、上方開放縁
部が1Rに曲面状である凹部を有し、上下及び左
右の凹部間隔が２mmである鋼鉄製押圧ロール３本
で押圧した。この押圧ロールは直径15cm、長さ60
cm、重さ10Kgであり、３本のロール間隔はそれぞ
れ10cmとした。尚、ガラス繊維、樹脂等の供給部および押圧ロ
ールが取り付けられた往復摺動体は型回転軸に沿
つて30cm／分の速度で移動させた。得られた筒状成形物は長さ3.5ｍ、直径2.8ｍ、
肉厚８mmのものであつた。このものの空どう率、
押圧ロールへの成形材料のからみ付きの有無、成
形時間、成形材料の型内面でのずれ落ちの有無等
を表−１に示す。実施例２押圧ロールを直径15cm、長さ60cm、重さ８Kgの
平滑な鋼鉄製ロールの表面に線径２mm、網目の大
きさ５mm×５mmのポリプロピレン製鋼（第１０−
ａ図）を二重に巻き付けたもの（重さ８Kg）に代
える以外は、実施例１と同様に実施して筒状成形
物を得た。尚、諸特性を表−１に示す。実施例３押圧ロールを直径15cm、長さ60cm、重さ８Kgの
平滑な鋼製ロールの表面に第１０−ａ図に示す如
き、一辺の長さ８mm、広角120度、狭角60度でコ
ーナー部を半径１尺に丸めた凹部が各凹部の辺間
隔３mmでプレス機により打ち抜かれた厚さ３mmの
アルミ板を巻き付けたもの（重さ９Kg）代える以
外は、実施例１と同様に実施して筒状成形物を得
た。尚、諸特性を表−１に示す。比較例１〜３実施例１に於いて、押圧ロールを、ロール表面
に深さ４mm、幅３mmの溝を２mmの間隔でロールの
軸方向及び円周方向に有するものに代えて実施し
た。又、材料の供給速度を7.5Kg／分として実施
した例（比較例２）、比較例２に於いてロールの
数を５本にして実施した例（比較例３）について
の結果も併せて表−１に示す。

【表】〓ガラスの比重
樹脂の比重〓

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかる成形物の製造法を実施す
るのに当り使用する装置の一例を示し、第１図は
成形材料供給部、押圧ロール等が装備された往復
摺動体が片持式梁体に沿つて移動し得る成形装置
の正面図であり、第２図は第１図の装置の側面
図、第３図は成形材料供給部、押圧ロール等が移
動せず、型体が可動し得る成形装置の正面図であ
り、第４図は押圧ロールが取り付けられた部分の
正面図であり、第５図は第４図の部分側面図であ
り、第６図は欠円形状筒状型の側面図であり、第
７図は押圧ロールが上下に自由可動するように取
り付けられた部分を示す側面図である。又、第８
図は本発明で用いることができる、ロール表面に
凹部が形成された押圧ロールの斜視図であり、第
９図は第８図の押圧ロール表面の凹部の形状を示
す拡大図であり、第１０図は本発明で用いること
ができる押圧ロールの凹部の形状を示す平面図で
あり、第１１図は本発明で用いることができる押
圧ロールの表面凹部を形成する網の平面図であ
り、第１２図は第９−ｂ図での網を構成する線状
物の重なり状態を示す平面図であり、更に第１３
図は押圧ロールとクランク又はアームとの接続状
態を示す側面図である。記Ａ……成形用型体、Ｂ……片持式梁体、Ｃ……
往復摺動体、Ｄ……繊維強化材供給装置、Ｅ……
液状熱硬化性樹脂供給装置、Ｆ……押圧ロール、
Ｇ……型体架台部、Ｈ……成形材料供給部および
押圧ロールの取付け部、Ｉ……レール、１……蝶
着部、２……締付けボルト、３……締付けボル
ト、４……モーター、５……ローラー、６……支
持体、７……繊維強化材受入れ口、８……強化材
カツター、９……繊維強化材落下口、１０……型
内面、１１……型回転モーター、１２……型回転
用減速機、１３……型移動用モーター、１４……
型移動用減速機、１５……自走モーター制御盤、
１６……軸受ベアリング、１７……トラバース用
フオームギア、１８……強化材カツター駆動モー
ター、１９……樹脂供給ノズル、２０……エアー
シリンダー、２１……アーム、２２……強化材切
断樹脂製押えローラー、２３……繊維強化材、２
４……強化材抜け防止用鉄製押えローラー、２５
……強化材切断用エアシリンダー、２６……強化
材切断用回転プーリー、２７……モーター、２８
……樹脂供給ノズル、２９……クランク、３０…
…押圧ロール軸受、３１……押圧ロール軸棒、３
２……欠円状内部型材、３３……ロール落下防止
部材、３４……凹部、３５……平面部、３６……
網構成線材、３７……スプリング。

Claims

【特許請求の範囲】

１重力の２倍より小さい遠心力が生じる速度で
回転する筒状型の内壁面に繊維強化材と液状熱硬
化性樹脂とを供給し、かかる強化材と樹脂とから
なる材料の表面を、表面に定型及び／又は不定型
の凹部が多数存在し、その凹部が溝状でない少な
くとも１個の押圧ロールで押圧して樹脂を強化材
に十分に含浸し、脱泡せしめて成形することを特
徴とする筒状成形物の製造方法。