JPH05261814A - 熱可塑性の複合材料に装飾模様を転写する為の型押法 - Google Patents

熱可塑性の複合材料に装飾模様を転写する為の型押法

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JPH05261814A
JPH05261814A JP5003874A JP387493A JPH05261814A JP H05261814 A JPH05261814 A JP H05261814A JP 5003874 A JP5003874 A JP 5003874A JP 387493 A JP387493 A JP 387493A JP H05261814 A JPH05261814 A JP H05261814A
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pressure
press
epoxy resin
die
glass
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Michael Gerald Minnick
マイケル・ジェラルド・ミニック
Carl Edward Trewiler
カール・エドワード・トレウィラー
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Original Assignee
General Electric Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリートの型枠(concrete form) 等に用
いられる熱可塑性の複合材料に、木目等の装飾模様を転
写する為の方法を提供する。 【構成】 (a) 表面模様を有する基体から成る外層と、
エポキシ樹脂含浸不織ガラスマット及びガラス織物プリ
プレグから成る内層とをプレス内に装填し、(b)これら
を加熱し乍らプレスの圧力を次第に高め、芯型(molding
core)を作製し、(c) 斯かる芯型から成る外層と、上記
と同様の内層とをプレス内に装填し、(d)これらを加熱
し乍らプレスの圧力を次第に高め、押型(mold)を作製す
る。更に、(e) 斯かる押型から成る外層と、熱可塑性の
強化複合材料から成る内層とをプレス内に装填し、(f)
高温下でプレスを高圧まで高めてから複合材料を冷却
し、(g) 模様が転写された複合材料を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性の複合材料に関
するものであって、更に詳しく言えば、ポリプロピレン
／ランダムガラス複合材料の如き熱可塑性の複合材料に
装飾模様を転写するための型押法に関する。
【０００２】
【従来の技術】建設業界においては、壁や床などの如き
目に見える構造部分にコンクリートを流す場合、表面模
様を付ける為に（たとえば最大４フィート×１２フィー
トまでの寸法を持った）型枠(concrete forms)が使用さ
れる。この様な型枠として使用する場合、ポリプロピレ
ン／ガラス複合材料は、他の材料（たとえば、ポリエス
テル、ガラス繊維、合板など）に比べて多数の利点を有
すること自体は判明している。斯かる利点としては、硬
化したコンクリートからの剥離性が良く、流し作業間に
要求される清掃条件が厳しくなく、従って反復使用時の
寿命が長いことが挙げられる。しかし乍ら、化粧仕上を
施す為に、ポリプロピレン／ガラス繊維複合材料に装飾
模様を転写する方法は現時点において存在していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】たとえばグラビアロー
ル(gravure rolls) やステンレス鋼押型(mold)を使用す
る方法においては、斯かる押型の製造費用の採算性とい
う点から見れば、相当に大寸の単独原型(pattern) を用
意する必要がある。それ故、小容量または中容量の型枠
を得るための加工条件を満足するような押型を製造する
ための原価効率の良い方法が要望されているのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の一側面に従え
ば、表面模様を有する基体(textured substrate)から、
熱可塑性の複合材料に立体的な模様を転写する為の押型
を製造する方法が提供される。斯かる方法においては、
先ず芯型(molding core)を作製すべく、表面模様を有す
る基体から成る外層と、エポキシ樹脂含浸不織ガラスマ
ット及びガラス織物プリプレグ(prepreg) の組合せから
成る内層と、がプレス内に装填される。加熱によってエ
ポキシ樹脂を予備ゲル化し乍ら低い圧力下でプレスが作
動され、次いで圧力を高めることにより、芯型が作製さ
れる。次に、押型を作製するため、上記の如き芯型から
成る外層と、エポキシ樹脂含浸不織ガラスマット及びガ
ラス織物プリプレグの組合せから成る内層と、がプレス
内に装填される。最後に、熱によってエポキシ樹脂を予
備ゲル化し乍ら低い圧力下でプレスが作動され、次いで
圧力を高めることによって押型が作製される。
【０００５】本発明のもう１つの側面に従えば、表面模
様を有する基体から熱可塑性の複合材料に立体的な模様
を転写するための方法が提供される。斯かる方法におい
ては、上記のごとくにして押型を作製した後、斯かる押
型から成る外層と、熱可塑性の強化複合材料（望ましく
はポリプロピレン／ランダムガラス複合材料）から成る
内層と、がプレス内に装填され、低い圧力および高い温
度の下でプレスが作動され、次いで圧力が段階的に高圧
にまで高められる。斯かる高圧に到達したならば、複合
材料が加圧下で直ちに冷却される。最後に、プレスの圧
力が解除され、そして押型の模様が転写された強化複合
材料が回収される。
【０００６】本発明の利点の１つは、模様を有する本発
明の押型の使用によってコンクリートにも（「納屋の開
き戸」風の木目を模倣した）木目模様を付与し得ること
である。もう１つの利点は、小容量または中容量の用途
のために適した原価効率の良い上記の如き押型を製造し
得ることである。更にもう１つの利点は、ポリプロピレ
ン／ランダムガラス複合材料から上記の如き押型を製造
し得ることである。更にもう１つの利点は、型押法を用
いてその他の基体（モザイク、煉瓦、スタッコ等）から
も押型を製造し得ることである。上記およびその他の利
点は、以下の詳細な説明を読むことによって当業者には
容易に理解されよう。
【０００７】
【実施例】本発明は、蒸気加熱式の段プレス(daylight
press)を用いて押型を作製し、次いで、斯かる押型を用
いて熱可塑性複合材料に立体的な模様を付与することに
よって効率的に実施することができる。本発明の目的に
関連して一般的に述べれば、斯かる方法はスタンププレ
スを用いた型押法として知られるものである。複数の開
口を有する蒸気加熱式の段プレスの使用に際し、必然的
に熱可塑性材料が流動するに十分な温度を維持すると共
に、熱可塑性材料が液化してプレスの開口から流出しな
いように温度を抑制することが必要である。それ故、必
然的に温度制御が重要となるが、斯かる温度制御は現行
の商業的作業に際して斯かるプレスを使用するプレス操
作員の知識の範囲内にある。同様に、押型の作製に際し
て使用されるプリプレグのエポキシ樹脂成分もプレス操
作員の知識の範囲内にある。
【０００８】本発明を一層詳しく説明するため、以下に
実施例が示される。斯かる実施例は例示を目的としたも
のであって、本発明の範囲を制限するものと解すべきで
ない。（「納屋の開き戸」風の木目を模倣した）木目模
様を生み出すため、蒸気加熱式の段プレスにおいて（た
とえば１インチ×４インチの寸法を持った）ベイマツの
板を５００psi および１８０℃の条件下で４５分間にわ
たり加圧することにより、後続の高圧（＞１００psi ）
積層操作に耐え得る状態となるように上記の木材が予備
圧縮される。斯かる圧縮の結果、木材の密度は略々２倍
に増大する（即ち、板の厚さが3/4 インチから3/8 イン
チに減少する）。次いで、斯かる木材にワイヤブラシを
かけることによって硬い木目間の軟らかい木質部が削り
取られるが、これは木目効果を強調する為である。斯か
る目的のためには、所望に応じ、木材にサンドブラスト
処理を施すことも可能である。
【０００９】次に、「片面」または「両面」の芯型（す
なわち、押型作製用の原型）を作製するため、エポキシ
樹脂含浸ガラスマットプリプレグおよびエポキシ樹脂含
浸ガラス織物プリプレグが対称的な配列状態で積み重ね
られる。斯かるガラス複合材料は、通例、熱硬化性樹脂
（または安定化熱可塑性樹脂）の溶液中にガラス繊維の
不織布または織物を浸漬し、次いで高温炉内において含
浸済みのガラス繊維材料を乾燥してＢ段階にまで硬化さ
せることによって製造される。このような作業は連続的
に行うこともできる。その後、複数層のいわゆる「プリ
プレグ」を積み重ね、次いで高温高圧を加え乍らそれら
を合体することによって積層品が形成される。
【００１０】本発明では、エポキシ樹脂含浸ガラスマッ
トプリプレグおよびエポキシ樹脂含浸ガラス織物プリプ
レグを対称的な配列状態で積み重ねているから、本発明
の方法においては多くの種類の織物を使用し得ることを
理解すべきである。斯かるガラスマットプリプレグ及び
ガラス織物プリプレグは当業界において公知であり、従
って、此処で詳述する必要はなかろう。このようなプリ
プレグは、ガラス繊維、石英繊維、ポリエステル繊維、
ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、セルロース繊
維、ナイロン繊維およびアクリル系繊維の如き繊維状支
持体（不織布および織物）から成り得るが、エポキシ樹
脂を含浸させたガラス繊維を使用することが好ましい。
本明細書中においては、本発明は強化用繊維としてガラ
ス繊維を使用する場合に関連して記載されるが、必要、
所望または都合に応じてその他の繊維をも使用すること
もできる。
【００１１】下記表１中には、前処理された木材の「陰
型(negative)」を作製するための積層物が示されてい
る。このような積層物は、「陰型」および押型のいずれ
を作製する際にも使用することができる。次いで、高圧
積層技術の分野において公知の如くに、熱盤、緩衝材お
よび当て板を使用し乍ら、複数の開口を有する蒸気加熱
式の段プレス内に上記の積層物が装填され、非常に低い
圧力（＜５０psi ）の下で１６０℃に加熱される。１６
０℃で１５〜２０分間にわたり加熱することによってエ
ポキシ樹脂を予備ゲル化した後、圧力を段階的に２００
psi にまで高めると共に、温度を１時間にわたって１８
０℃に上昇させることにより、エポキシ樹脂が完全に硬
化させられる。圧力を段階的に高めることは、木目模様
が平坦化して喪失する傾向を低減させるために役立つ。
斯かる積層サイクルの後、木目模様の細密な反転像
（「陰画像」）を有する芯型が木材から分離される。
【００１２】
【表１】 表 １ 木目転写用芯型／押型の作製 〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓 →熱盤LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL →圧縮木材または芯型 →剥離フィルム* （随意） ========================== →エポキシ／ガラスマットプリプレグ** ++++++++++++++++++++++++++ →エポキシ／ガラス織物プリプレグ*** ========================== ========================== ========================== →エポキシ／ガラスマットプリプレグ(5〜10層) ========================== ++++++++++++++++++++++++++ ========================== →剥離フィルム* （随意）LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL →圧縮木材または芯型 →剥離フィルム* （随意） ========================== →エポキシ／ガラスマットプリプレグ** ++++++++++++++++++++++++++ →エポキシ／ガラス織物プリプレグ*** ========================== ========================== ========================== →エポキシ／ガラスマットプリプレグ(3〜7 層) ========================== ++++++++++++++++++++++++++ ========================== →剥離フィルム* （随意） 〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓 →熱盤 * アメリカ合衆国デラウェア州ウィルミントン市所在の
イー・アイ・デュポン・ド・ネムール社(E.I. DuPont d
e Nemours & Co.)から入手し得る厚さ１ミルのデュポン
・テドラー(DUPONT TEDLAR) 。尚、木材または芯型上に
剥離剤を使用すれば剥離フィルムの必要性を排除し得
る。
【００１３】**アメリカ合衆国マサチューセッツ州ピッ
ツフィールド市所在のゼネラル・エレクトリック・カン
パニー(General Electric Company)から入手し得るＧＥ
１１１６２エポキシプリプレグ。この材料は８３％の樹
脂含量および３５％のスクィーズアウト値（ＩＰＣ Ｔ
Ｍ２．３．１７Ｂ参照）を有している。 *** アメリカ合衆国マサチューセッツ州ピッツフィール
ド市所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニーから
入手し得るＧＥ１６０１２プリプレグ。この材料は４５
％の樹脂含量、２８％のスクィーズアウト値および１１
０秒の粘着時間（ＩＰＣ ＴＭ２．３．１８参照）を有
している。
【００１４】次に、木材の代りに上記芯型を使用する点
を除き、表１中に示されたものと同じ積層物を用いて木
目押型が作製される。上記の場合と同じ積層サイクルを
実施することにより、完成した押型上には木目模様の細
密な「陽画像」が得られる。次に、斯かる押型を用い
て、表面模様を有する熱可塑性複合材料を製造すること
ができる。斯かる熱可塑性複合材料はポリプロピレンか
ら成ることが好ましいが、必要、所望または都合に応じ
て難燃性のポリカーボネート組成物、ビスマレイミドま
たはその他の熱可塑性材料を適宜に強化したものを使用
することもできる。中でも、ガラス繊維強化ポリプロピ
レンシートが好適である。斯かるシートは約３０〜４０
重量％の割合で連続ストランドのガラス繊維を使用した
ものであることが好ましいが、不連続のチョップトガラ
ス繊維を使用することもできる。なお、好適なガラス繊
維強化ポリプロピレンシートはアズデル社(Azdel, In
c.)からアズデル(AZDEL) の商品名で入手することがで
きる。斯かるポリプロピレンシートは約３．４〜４mmの
範囲内の厚さを有するのが通例である。
【００１５】一方、木目模様を有する押型を用いて、反
転した木目模様の型枠を作製する為には、斯かる押型お
よびアズテルポリプロピレンシートが表２中に示された
配列状態で積み重ねられる。このような積層物がスタン
ププレス内に装填され、そして最小の圧力（＜５０psi
）の下で１５５〜１６０℃に加熱される。次いで、圧
力を段階的に２００psi にまで高めた後、直ちに加圧下
で冷却が行われる。その後、極めて細密な木目模様を付
与されたアズテルポリプロピレン板が押型から分離され
る。この場合にもまた、圧力を段階的に高めることは、
高圧作業中に押型の木目模様がつぶれる傾向を低減させ
るために役立つ。
【００１６】
【表２】 表 ２ アズデル型枠の製造 〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓 → 熱盤 MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM → 木目押型 → 剥離フィルム* （随意） <<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>> → アズデルＳＭ１０４００ → 剥離フィルム* （随意） 〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓 → 熱盤（随意） → 剥離フィルム* （随意） <<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>> → アズデルＳＭ１０４００ → 剥離フィルム* （随意） MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM → 木目押型 → 剥離フィルム* （随意） <<<<<<<<<<<<<<>>>>>>>>>>>>>> → アズデルＳＭ１０４００ → 剥離フィルム* （随意） 〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓 → 熱盤 同じ方法に従えば、その他の基体（例えば、モザイク、
煉瓦、スタッコ等）を使用することによっても、表面模
様を有する型枠を製造し得ることを理解すべきである。
また、室温硬化性のエポキシプリプレグを使用し得るこ
とも理解すべきである。
【００１７】上記の説明は本発明の実施を例示するため
のものであって、本発明の範囲を制限するものと解すべ
きでない。なお、本発明の精神および着想から逸脱しな
い限り、自明の変更や変形を加え得ることは言うまでも
ない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 31/20 7141−4Ｆ // Ｂ２９Ｃ 43/36 7365−4Ｆ Ｂ２９Ｋ 63:00 105:08

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a) 成形用の芯型を作製するため、表面
    模様を有する基体から成る外層と、エポキシ樹脂含浸不
    織ガラス繊維マット及びガラス繊維織物プリプレグの組
    合せから成る内層と、をプレス内に装填し、 (b) 加熱によって上記エポキシ樹脂を予備ゲル化し乍ら
    上記工程(a) における上記プレスを低い圧力下で作動
    し、次いで上記圧力を高めることによって上記芯型を作
    製し、 (c) 押型を作製するため、上記工程(b) において得られ
    た上記芯型から成る外層と、エポキシ樹脂含浸不織ガラ
    ス繊維マット及びガラス繊維織物プリプレグの組合せか
    ら成る内層と、をプレス内に装填し、 (d) それから、加熱によって上記エポキシ樹脂を予備ゲ
    ル化し乍ら上記工程(c) における上記プレスを低い圧力
    下で作動し、次いで上記圧力を高めることによって上記
    押型を作製する、 という諸工程から成ることを特徴とする、表面模様を有
    する基体から熱可塑性複合材料に立体的な模様を転写す
    る為の押型の製造方法。
  2. 【請求項２】 (a) 芯型を作製するため、表面模様を有
    する基体から成る外層と、エポキシ樹脂含浸不織ガラス
    マット及びガラス織物プリプレグの組合せから成る内層
    と、をプレス内に装填し、 (b) 加熱によって上記エポキシ樹脂を予備ゲル化し乍ら
    上記工程(a) における上記プレスを低い圧力下で作動
    し、次いで上記圧力を高めることによって上記芯型を作
    製し、 (c) 押型を作製するため、上記工程(b) において得られ
    た上記芯型から成る外層と、エポキシ樹脂含浸不織ガラ
    スマット及びガラス織物プリプレグの組合せから成る内
    層と、をプレス内に装填し、 (d) 加熱によって上記エポシ樹脂を予備ゲル化し乍ら上
    記工程(c) における上記プレスを低い圧力下で作動し、
    次いで上記圧力を高めることによって上記押型を作製
    し、 (e) 上記工程(d) において得られた上記押型から成る外
    層と、熱可塑性の強化複合材料から成る内層と、をプレ
    ス内に装填し、 (f) 低い圧力および高い温度の下で上記工程(e) におけ
    る上記プレスを作動し、上記圧力を段階的に高圧にまで
    高め、次いで上記複合材料を上記高圧下で直ちに冷却
    し、 (g) それから、上記プレスの圧力を解除し、そして上記
    工程(d) において得られた上記押型の模様が転写された
    上記強化複合材料を回収する、 という諸工程から成ることを特徴とする、表面模様を有
    する基体から熱可塑性複合材料に立体的な模様を転写す
    るための方法。
  3. 【請求項３】 前記工程(b) 及び(d) における前記プレ
    スを、約５０psi 以下の圧力、及び、約１６０℃の温度
    の下で作動することによって前記エポキシ樹脂が予備ゲ
    ル化され、次いで上記圧力および温度を高めることによ
    って上記エポキシ樹脂が完全に硬化させられる、請求項
    １または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記圧力及び温度を、段階的に夫々約２
    ００psi 及び約１８０℃にまで高めることによって前記
    エポキシ樹脂が完全に硬化させられる、請求項３記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 前記表面模様を有する基体は、木材、モ
    ザイク、煉瓦、及び、スタッコの１種以上から成る、請
    求項１または２記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記表面模様を有する基体は、前記工程
    (a) に先立って高温高圧下で加圧成形された木材から成
    る、請求項１または２記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記木材は、１８０℃の温度及び５００
    psi の圧力の下で加圧成形されたものである、請求項６
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記マットはエポキシ樹脂含浸不織ガラ
    スマットから成り、且つ、前記プリプレグはガラス織物
    プリプレグから成る、請求項１または２記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記工程(f) における前記プレスは、約
    ５０psi 以下の圧力および約１５０〜１６０℃の温度の
    下で作動され、上記圧力は段階的に約２００psi にまで
    高められ、次いで上記複合材料が加圧下で直ちに冷却さ
    れる、請求項２記載の方法。
JP5003874A 1992-01-21 1993-01-13 熱可塑性の複合材料に装飾模様を転写する為の型押法 Withdrawn JPH05261814A (ja)

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