JPH04301435A - 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、繊維強化合成樹脂成形体の成形方
法としては、種々の方法が知られているが、その内引抜
成形方法は連続成形が可能であり、種々の断面形状を呈
する長尺体を能率よく生産することが出来るので注目さ
れている。

【０００３】特に、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
とその外層に繊維強化合成樹脂層を形成してなる複合体
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汎用されており、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、芯材と
外層用の樹脂や繊維の材料の種類、各層の厚さ、等を種
々組み合わせることにより、上記断面形状を任意に設定
できる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
途に応じた合理的な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。

【０００４】ところが、金型内の成形通路において成形
材料を硬化させる為の熱量は、専ら金型からの伝熱に頼
っていた。従って、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。

【０００５】従って、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もっとも遅
れることになり、この外層部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。

【０００６】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、この外層部である熱硬化性樹脂
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。

【０００７】

【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。

【０００８】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のな
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。

【０００９】

【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
樹脂を塗布し、その塗布面を離型用フイルムを介して加
熱し硬化させた後、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。

【００１０】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。

【００１１】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
ービングや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。

【００１２】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。

【００１３】本発明に於いて用いるところの、芯材の表
面に塗布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。

【００１４】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、
芯材を移送しつつある段階で、この芯材に装入されたピ
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、芯材の表面に出来るだけ均一な厚みで塗布する為、
塗布直後に芯材の表面形状に対応した形状のピンチロー
ラーに通して塗布面を押圧し、塗布された樹脂を圧延す
るのが好ましい。そして、芯材の表面に塗布された樹脂
は、粘稠であるが、硬化前の段階であるからこの儘では
流下する恐れがあり、これを防ぐ為に離型用フイルムを
当てがうのである。

【００１５】本発明に於いて使用するところの、上記離
型用フイルムとしては、ポリテトラフルオロエチレンの
ような耐熱性と離型性を具備した合成樹脂フイルムが好
ましい。そしてかかるフイルムは繰り返し使用が可能な
ように、使用後は回収する方法や芯材の表面を繰り返し
併走できるようエンドレスベルトの形に装備する方法等
を採用するのが好ましい。

【００１６】本発明に於いて、比較的低温で硬化する熱
硬化性樹脂の塗布面を離型用フイルムを介して加熱する
際の加熱方法としては、加熱炉の中を通過させる方法、
芯材の周囲に赤外線ランプ或いは遠赤外線ランプを配置
して輻射加熱する方法等が挙げられる。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【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塗布し、その
塗布面を離型用フイルムを介して加熱し硬化させた後、
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、
芯材は比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂の、硬化時に
おける反応熱で昇温されており、その外周囲に導かれた
樹脂を含浸した強化繊維は、この芯材と共に成形金型内
の成形通路に導入され、その金型のみならず芯材によっ
ても加熱されて硬化するので、成形材料が加熱硬化区間
で受ける厚み方向の温度分布において、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。

【００２１】

【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。

【００２２】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及び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及び３’がそれぞれ注入された上
部液槽と下部液槽である。４、４’は一対の塗布ローラ
ーであって、回転する胴周面は、共に芯材１の横断面形
状に対応した半円形を呈し、芯材１の円周方向の、それ
ぞれほぼ半周分を上下から押圧しながら芯材１とは別の
駆動力により駆動するようになっている。そして、塗布
ローラー４の表面には、上部液槽２から不飽和ポリエス
テル樹脂液３を流延し、塗布ローラー４からこれを芯材
１の上半分に転移するようにして塗布可能になされ、又
、塗布ローラー４’は、下部液槽２’に浸漬され、ロー
ラー表面に不飽和ポリエステル樹脂液３’を呼び出し、
これを芯材１の下半分に転移するようにして塗布可能に
なされている。５、５’は、芯材１の表面に上記不飽和
ポリエステル樹脂液を塗布した後、その塗布面に被着さ
せる為の離型用フイルムであって、別途設置したリール
から巻き出される。そして被着に当たっては、図示しな
い整形板によって塗布面に沿うように上下から円周方向
に曲げて被包できるようになっている。６、６’は遠赤
外線装置、７は成形金型、８、８’・・は図示しないボ
ビンから巻き出されたガラスロービングとコンティニア
スマット等からなる強化繊維であって、この実施例では
最外層にのみコンティニアスマットを配するようになっ
ている。そしてこれらの強化繊維は整列装置（ガイド板
）９、９’・・によりその配列を整えながら、液状の比
較的高温で硬化する不飽和ポリエステル樹脂液を注入し
た樹脂液槽１０、１０’を通過し、成形金型７の手前で
芯材１の外周囲に導かれる。１１は引取装置、１２は矢
印方向に上下するカッターである。

【００２３】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、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、３’を塗布する。 次にその塗布面に離型用フイルム５、５’をほぼ同速で
導き且つその塗布面の粘着性を利用して塗布面に被着し
、これを覆う。引き続き、遠赤外線加熱装置６、６’よ
り遠赤外線を照射して上記離型用フイルム５、５’を介
して不飽和ポリエステル樹脂液３、３’加熱硬化させる
。かくして、芯材１はそのときの反応熱により加熱され
た状態になる。そして、離型用フイルム５、５’は塗布
面から剥離して再び回収しながら、芯材１はそのまま成
形方向に移送する。そして、芯材の周面に、比較的高温
で硬化する不飽和ポリエステル樹脂液槽１０、１０’に
より樹脂を含浸したガラスロービングやコンティニアス
マット８、８’・・の多数本が整列装置（ガイド板）９
、９’・・によりその配列を整えられて導かれ、成形金
型７に送られる。ここでは、強化繊維等の成形材料はそ
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
、既に加熱され昇温されている芯材１からの伝熱によっ
ても加熱され、樹脂が硬化せしめられる。かくして、加
熱硬化せしめられた成形材料は、引取装置１１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熱硬
化性樹脂層１４とが強固に一体となされた二層構造の複
合体を形成している。

【００２４】実験例 図１に示した成形装置を用い、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のパイプ状体で
、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
化剤としてビス（ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキ
シジカーボネートが添加された三井東圧社製エスター２
３５ ■．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
化剤としてメチルエチルケトンパーオキサイドが添加さ
れた日本ユピカ社製ユピカ３５１２ ■．離型フイルム＝厚み０．２ｍｍのテフロンフイルム
２）成形装置 図１に示す装置 しかして、先ず、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を塗布し、１０Ｋｗの遠赤外
線装置により１分間加熱した。樹脂液は硬化反応し、そ
のときの反応熱によりその表面温度は１２０℃であり、
後述する成形金型への挿入迄、この温度はほぼ持続した
。次いで、このようにして予め加熱された芯材１の周囲
に１００本のガラスロービングを導きつつ、更に最外層
にコンティニアスマット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１５０℃に設定した成形
金型７に送り込み加熱硬化させた。採取した試験片での
芯材層１３と繊維強化合成樹脂層１４との界面の密着強
度は０．７５Ｋｇ／ｍｍ２であった。

【００２５】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ＡＳＴＭ
Ｃ２７３−６１に準拠して測定した。

【００２６】

【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
を塗布し、その塗布面を離型用フイルムを介して加熱し
硬化させた後、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、芯材は比較的低温で硬化する熱硬化性樹
脂の、硬化時における反応熱で昇温されており、その外
周囲に導かれた樹脂を含浸した強化繊維は、この芯材と
共に成形金型内の成形通路に導入され、その金型のみな
らず芯材によっても加熱されて硬化するので、成形材料
が加熱硬化区間で受ける厚み方向の温度分布において、
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。

【００２７】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、強化樹脂
の厚み方向各深度における硬化速度が均一化され、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　　　　上部液槽 ２’　　下部液槽 ３、３’　　比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂液４、
４’　　塗布ローラー ５、５’　　離型用フイルム ６、６’　　加熱装置 ７　　　　成形金型 ８、８’　　強化繊維 １０、１０’比較的高温で硬化する熱硬化性樹脂液を注
入した樹脂液槽 １１　　　　引取装置 １２　　　　カッター １３　　　　芯材層 １４　　　　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塗布し、その塗
   布面を離型用フイルムを介して加熱し硬化させた後、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。