JPH04290730A - 繊維強化合成樹脂複合体の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、芯材層とこれを被包す
る繊維強化合成樹脂層とからなる繊維強化合成樹脂複合
体の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、引抜成形方法により成形体を成形
した場合、引き抜き方向と、これに対して直角方向との
強度差が大きく、成形体の用途が制限されるので、芯材
層と、その外層に形成された繊維強化合成樹脂層とから
なる複合体とし、このときの芯材に等方体を用いて、こ
の欠点を解消するようにした成形方法が知られている。 この方法によれば、強度の方向性が改善されるのみなら
ず、芯材、外層用樹脂、外層用繊維等の種類、各層の厚
さ等を種々組み合わせることにより、断面形状が任意に
設定できるという引抜成形方法の特徴と相まって、強度
、重量、その他の諸物性の好みのものを得ることが可能
となり、用途に応じた諸特性を具備したものが、容易に
得られるという点で優れた技術である。

【０００３】ところが、金型内の成形通路における強化
繊維を硬化させる為の熱量は、専ら金型からの伝熱に依
存していた。従って、金型の中の加熱硬化区間での成形
材料の温度分布についてみると、金型に接する部分が最
も高く、以下内部（厚み方向）にいくに従って次第に低
くなり、芯材に接する部分が最も低くなるという高低差
のある温度分布になるのである。

【０００４】従って、強化繊維中の樹脂の硬化現象は、
金型に接する部分から進行し、芯材と接する部分の硬化
が最も遅れることになり、この外層部分における樹脂の
硬化速度の不均一の為、芯材と繊維強化合成樹脂層との
界面に、硬化収縮による樹脂の含浸不良が起こり、その
結果、ボイド、巣等が発生して芯材層と繊維強化合成樹
脂層との密着性が劣り、強度低下を来すと言う問題が発
生し、又、芯材と接する部分の硬化を充分にする為に、
成形速度を出来るだけ低速に維持しようとすると、繊維
強化合成樹脂層の厚みが厚くなればなる程成形速度が低
下し、期待する生産速度が得られないという問題もあっ
た。

【０００５】そこで、この問題を解決する為に、従来種
々研究がされているが、その一つとして特開昭６３−３
５３３２号公報には、金属材料を芯材とし、その外周囲
に繊維強化合成樹脂層を形成した構造の複合体の引抜成
形方法について記載されている。この方法によれば、成
形方向に二個の金型を配置し、熱硬化性樹脂を含浸した
強化繊維と共に送りこまれた金属材料からなる芯材が、
先に通過する金型内で高周波により誘導加熱せしめられ
、次いで後で通過する金型によって、該金型からの伝熱
により強化繊維が加熱硬化せしめられるので、熱硬化性
樹脂を含浸した強化繊維が、金属製芯材と接する面と金
型の内壁面に接する面との温度差は、殆ど無い状態にす
ることができ、従って、熱硬化性樹脂の硬化速度の均一
化が得られ、不均一に原因する品質の劣化や生産速度の
低下を防止できると言う点で注目される技術である。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来
技術は電磁誘導を利用した加熱方法である為、芯材が金
属に限られるという制約があり、金属以外のものでは採
用出来ないと言う問題があった。

【０００７】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、金属は無論のこと金属以外のものでも、予め芯材を
加熱することが可能であり、強化繊維の芯材と接する部
分の硬化の遅れを防ぎ、もって、芯材と繊維強化合成樹
脂層との密着性がよく、且つ生産性を犠牲にすることも
ない成形方法を提供することを目的としてなさたもので
ある。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明は、芯材を一方向に
移送しつつ、その表面に比較的低温で硬化する熱硬化性
樹脂を供給し、その外周囲に、比較的高温で硬化する熱
硬化性樹脂を含浸した強化繊維を供給して引抜成形する
ことにより繊維強化合成樹脂層を形成することを特徴と
する繊維強化合成樹脂複合体の成形方法をその要旨とす
るものである。

【０００９】本発明に於いて用いるところの、芯材の表
面に供給する比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂として
は、例えば、ジ−ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイ
ルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ２エチルヘキ
サノエイト、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエイト等
の過酸化物（一般に中温開始剤と称される）が添加され
た不飽和ポリエステル樹脂が挙げられ、これらの樹脂液
の粘度を５００〜２０００ｃｐｓに調整して用いる。

【００１０】本発明に於いて、上記比較的低温で硬化す
る熱硬化性樹脂を芯材に供給、塗布する方法としては、
芯材の形状に左右されるが、芯材を樹脂液槽の中に通す
方法、芯材をピンチローラーで移送しつつある段階で、
このピンチローラーの表面に樹脂液を垂らし芯材に転移
する方法、或いはこれらの方法の併用等が挙げられる。 そして、芯材の表面に塗布された樹脂は、硬化前の段階
であるからこの儘では流下する恐れがあるので、その粘
度を上記のように調整するのである。

【００１１】本発明の芯材を形成する素材としては、金
属、木材、セラミック、各種合成樹脂、各種繊維強化合
成樹脂、これら合成樹脂の発泡体等その材質は特に限定
されず、又その形状についても、中空品であっても中実
品であってもよい。

【００１２】本発明の繊維強化合成樹脂層に用いる強化
繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維等のロ
ービング、チョップドストランドマット、クロスマット
、ラミマットなどが挙げられ、これらのロービングやマ
ットを、それぞれ単独で或いは両方を重ねて用いること
が出来る。

【００１３】本発明の繊維強化合成樹脂層に用いる比較
的高温で硬化する樹脂の種類としては、例えば、ジクミ
ルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエイト
、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等（一般に高温開始剤
と称される）が添加された不飽和ポリエステル樹脂やエ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

【００１４】本発明に於いて、強化繊維に熱硬化性樹脂
を含浸させるには、成形金型に送り込む前工程で樹脂液
槽を通過させて含浸させる方法、成形金型の成形通路内
に開口した樹脂液挿入口より樹脂液を送り込んで含浸さ
せる方法等その他公知の方法が採用され得る。

【００１５】本発明に於いて採用される成形金型は、従
来引抜成形方法において使用されている金型が採用でき
、熱源も電熱やオイル等の熱媒体の他、赤外線や高周波
を利用した加熱方法等が挙げられ、これらの熱源により
通常１００〜２００℃に温度調節して使用する。

【００１６】本発明に於いては、その他は従来知られて
いる引抜成形方法がその儘採用可能であり、成形金型内
で加熱硬化させた後、複合体として引き出しカッターで
切断して定尺とすればよい。成形速度は通常０．１〜２
ｍ／分とするのが好ましい。

【００１７】

【作用】本発明は、芯材を一方向に移送しつつ、その表
面に比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂を供給し、その
外周囲に、比較的高温で硬化する熱硬化性樹脂を含浸し
た強化繊維を供給して引抜成形するようにしたので、成
形金型の中では、強化繊維に含まれている比較的高温で
硬化する熱硬化性樹脂が硬化するのみならず、芯材の表
面に塗布されている比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂
も硬化反応を起こし、その硬化の反応熱により芯材は昇
温される。従って、比較的高温で硬化する熱硬化性樹脂
を含浸した強化繊維は、その金型のみならず芯材によっ
ても加熱されるので、成形材料が加熱硬化区間で受ける
厚み方向の温度分布のばらつきが少なくなり、特に成形
金型の壁面から受ける温度と、芯材と接する部分から受
ける温度との温度差が少なくなる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明繊維強化合成樹脂複合体の
成形方法を実施する場合の成形工程の一例を示す概略説
明図である。

【００１９】図１に於いて、１はウレタン樹脂発泡体か
らなるパイプ状の芯材であり、矢印方向に連続的に移送
されている。２は比較的低温で硬化する不飽和ポリエス
テル樹脂液３が注入された液槽である。４、４は液槽の
前後に設けた芯材１が出入する通孔に取りつけられたパ
ッキングであって、シールとしての機能と、前方のパッ
キング４は塗布された余分の樹脂液を絞り落とす機能を
も果たす。５、５・・はボビンから巻き出されたガラス
ロービングであって、比較的高温で硬化する不飽和ポリ
エステル樹脂液６が注入された液槽７の中に浸漬される
。８は整列装置（ガイド板）であって、芯材１、ガラス
ロービング５、後述するコンティニアスマット９等を所
定の進行方向に整えるものである。コンティニアスマッ
ト９、９は、ボビンから巻き出され、同じく整形装置８
を通過しつつ、芯材１の外周囲に、ガラスロービング５
を介して周方向にそれぞれ半円周分づつ被包するように
整えられる。この実施例では最外層にのみコンティニア
スマット９、９を配するようにした。１０は成形金型で
あって、図示しない成形通路が設けられている。尚、１
１は引取装置、１２は矢印方向に上下するカッターであ
る。

【００２０】このような装置により、先ず芯材１を連続
的に成形方向に移送しつつ、液槽２の中に導き、比較的
低温で硬化する不飽和ポリエステル樹脂液３を芯材１の
表面に塗布する。又、ガラスロービング５、５を繰り出
しつつ、液槽７の中に導き、比較的高温で硬化する不飽
和ポリエステル樹脂液６を含浸して、整列装置８により
芯材１の外周面に導くと共に、コンティニアスマット９
、９を繰り出して、同じく整列装置８によりガラスロー
ビング５、５の上に重ねる。かくして成形金型１０に送
り込むと、ここでは、ガラスロービング５やコンティニ
アスマット９等の強化繊維は、その成形通路の壁面から
の伝熱によって加熱されると共に、一方では芯材１の表
面に塗布されている比較的低温で硬化する不飽和ポリエ
ステル樹脂層も加熱され硬化するので、その反応熱によ
り昇温した芯材１からの伝熱によっても加熱され硬化さ
れる。かくして加熱硬化された成形材料は、引取装置１
１により引き取られ、カッター１２により定尺に切断さ
れる。得られたものは、芯材層１３と、その外周囲に形
成された比較的低温で硬化する不飽和ポリエステル樹脂
の熱硬化樹脂層１４と、繊維強化合成樹脂層１５とが強
固に一体となされた三層構造の複合体を形成している。

【００２１】実験例 以下に示す構成に基づいて複合体の成形を行った。又こ
の実験例を、従来方法、即ち比較的低温で硬化する不飽
和ポリエステル樹脂を塗布しなかった場合と比較した。 １）成形材料 ■．芯材＝３０倍発泡のポリウレタン製丸棒で、一本が
３０ｍｍ（内径）×２ｍｍ（厚み）×２ｍ（長さ）の寸
法のもの ■．比較的低温で硬化する不飽和ポリエステル樹脂＝硬
化剤としてジベンゾイルパーオキサイドが添加された日
本ユピカ社製、３５１２ ■．強化繊維＝４５００番のガラスロービング（旭ファ
イバー社製）及び４５０番のコンティニアスマット（旭
ファイバー社製） ■．比較的高温で硬化する不飽和ポリエステル樹脂＝硬
化剤としてｔ−ブチルパーオキシベンゾエイトが添加さ
れた日本ユピカ社製、３１２ ２）成形装置 図１に示す装置 しかして、先ず、芯材１を液層２の中に通して、その表
面に比較的低温で硬化する不飽和ポリエステル樹脂液３
を塗布し、次いで、芯材１の周囲に、比較的高温で硬化
する樹脂液を含浸したガラスロービング５を導きつつ、
更に最外層にコンティニアスマット９、９を配するよう
にして、これらからなる強化繊維を、芯材１と共に１５
０℃に設定した成形金型１０に送り込み加熱硬化させた
。このときの成形速度は０．７ｍ／分であり、採取した
試験片での熱硬化樹脂層１４と、繊維強化合成樹脂層１
５との界面の密着強度は０．７５Ｋｇ／ｍｍ２であった
。

【００２２】比較例 生産方式として、芯材１の表面に比較的低温で硬化する
不飽和ポリエステル樹脂液３を塗布しなかったこと以外
は、実験例１と同様にして同様の成形速度で成形し、得
られた試験片について界面の密着強度を測定したところ
、０．２Ｋｇ／ｍｍ２であった。尚、密着強度はＡＳＴ
ＭＣ２７３−６１に準拠して測定した。

【００２３】

【発明の効果】本発明成形方法は、芯材を一方向に移送
しつつ、その表面に比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂
を供給し、その外周囲に、比較的高温で硬化する熱硬化
性樹脂を含浸した強化繊維を供給して引抜成形するよう
にしたので、成形金型の中では、強化繊維に含まれてい
る比較的高温で硬化する熱硬化性樹脂が硬化するのみな
らず、芯材の表面に供給された比較的低温で硬化する熱
硬化性樹脂も硬化反応を起こし、その硬化の反応熱によ
り芯材は昇温される。従って、比較的高温で硬化する熱
硬化性樹脂を含浸した強化繊維は、その金型のみならず
芯材によっても加熱されるので、成形材料が加熱硬化区
間で受ける厚み方向の温度分布のばらつきが少なくなり
、特に成形金型の壁面から受ける温度と、芯材と接する
部分から受ける温度との温度差が少なくなる。従って、
樹脂の硬化現象は、これに対応して金型に接する部分の
みならず、芯材と接する部分からも進行し、硬化時間が
それだけ早くなると共に、繊維強化合成樹脂層の、厚み
方向各深度における硬化速度が均一化され、芯材層と繊
維強化合成樹脂層との界面に、硬化収縮による樹脂の含
浸不良が起こらず、品質に優れたものが速やかに、安定
して得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の繊維強化合成樹脂複合体の成形方
法を実施する場合の成形工程の一例を示す概略説明図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　芯材 ２　　　　比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂液を注入
した樹脂液槽 ３　　　　比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂液４　　
　　パッキング ５　　　　ガラスロービング ６　　　　比較的高温で硬化する熱硬化性樹脂液７　　
　　比較的高温で硬化する熱硬化性樹脂液を注入した樹
脂液層 ９　　　　コンティニアスマット １０　　　　成形金型 １１　　　　引取装置 １２　　　　カッター １３　　　　芯材層 １４　　　　比較的低温で硬化する不飽和ポリエステル
樹脂の熱硬化樹脂層 １５　　　　繊維強化合成樹脂層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　芯材を一方向に移送しつつ、その表面
   に比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂を供給し、その外
   周囲に、比較的高温で硬化する熱硬化性樹脂を含浸した
   強化繊維を供給して引抜成形することにより繊維強化合
   成樹脂層を形成することを特徴とする繊維強化合成樹脂
   複合体の成形方法。