JPH05318614A - 横断面中空異形成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 繊維強化熱可塑性樹脂からなる芯材の表面
に、熱可塑性樹脂が積層されてなる横断面中空異形成形
体の製造方法であって、製品のコーナー部の形状が角張
ったものであっても、正確に所望の形状に成形できる製
造方法を提供する。 【構成】 図３において、異形断面を有する内金型５に
より、シート状繊維複合体２″を連続的に賦形するとと
もに、その外面に溶融した樹脂２８を押出被覆し、外金
型１４に導入する。このとき、外金型１４は、その出口
において、所望の形状に賦形可能な型面１５を備えてお
り、気体導入管７からの加圧気体が、２層成形体２９の
中空内部より加圧するので、熱可塑性樹脂２８で形成さ
れた外層は、型面１５で外径が規制され、しかも、所望
の横断面形状に容易に賦形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維複合体からなる芯
材層と熱可塑性樹脂からなる被覆層とを有する横断面中
空異形成形体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂
を材料とし、異形押出成形方法により成形された軒樋や
窓枠等の横断面異形成形体は、広く知られている。しか
し、このような熱可塑性樹脂のみを材料としたものは、
熱伸縮率が大きく剛性にも劣るので、最近では、例えば
雨樋の場合、不織布、織布、多数のガラスロービング等
の強化繊維に、液状の熱硬化性樹脂や合成樹脂系もしく
はゴム系の液状接着剤を含浸させてなる材料を用いて繊
維複合体からなる芯材層を成形し、次いで、その両面ま
たは内外何れかの片面に熱可塑性樹脂を被覆する方法が
提案されている（特開昭５９−８９１４８号公報参
照）。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来
技術における繊維強化合成樹脂製の横断面異形成形体
は、一旦、芯材を軒樋状、或いは窓枠状等に賦形した
後、これを押出機のクロスヘッド金型に導入して、芯材
の例えば両面に熱可塑性樹脂を押出被覆するという方法
で製造されるのである。しかしながら、このような軒樋
等の製造方法においては、次のような幾つかの問題点が
ある。

【０００４】第一には所望形状に押出被覆するための異
形ダイの設計が難しい。というのは、金型はバラス効果
のためトライアンドエラーで調節する必要がある。ま
た、第二には当然のことながら一種類の成形体に対して
一つの異形ダイが必要である。また、第三には繊維強化
合成樹脂からなる芯材は、金属のような良好な賦形性が
なく、曲げ加工をした場合に各コーナー部のＲがどうし
ても大きくなってしまうのである。

【０００５】本発明は、上述のような従来技術における
問題点を解消し、芯材に熱可塑性樹脂が被覆され、熱伸
縮や剛性が改善された繊維強化合成樹脂製の横断面異形
成形体を、一つの異形ダイで複数種類の製品形状のもの
を成形することができ、しかも芯材に樹脂を積層した段
階では、コーナー部のＲが大きくても、製品形状でのコ
ーナー部の形状は、湾曲状にも或いは鋭角にも自由に成
形できる方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、「異形横断面を
有する内金型の外周面に、シート状繊維複合体を連続的
に移送しつつ、該内金型を包含した形でシート状繊維複
合体からなる横断面中空異形成形体を形成する工程と、
該成形体の内面もしくは外面に熱可塑性樹脂を押し出し
て積層し２層以上の多層成形体とする工程と、該多層成
形体を異形横断面を有する外金型に導入するとともに、
多層成形体の該中空内に加圧気体を送入してその外面を
規制しつつ賦形する工程と、該賦形された多層成形体を
冷却する工程とを有することを特徴とする横断面中空異
形成形体の製造方法」をその要旨とするものである。

【０００７】本発明において用いるシート状繊維複合体
は、強化繊維のフィラメント間に、熱可塑性樹脂が保持
され、加熱・加圧等によりシート状にされたものであ
り、強化繊維としては、熱可塑性樹脂の強化用として用
いられる従来公知のものが全て用いられる。

【０００８】具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、シリ
コン・チタン・炭素繊維、ボロン繊維、微細な金属繊維
等の無機繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、液晶ポリ
マー繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の有機
繊維が挙げられる。

【０００９】そして、これらの強化繊維から繊維複合体
を得る場合、主として、直径が１〜数十μｍの連続した
繊維よりなるロービング状またはストランド状のものが
好適に用いられる。

【００１０】また、強化繊維はそのフィラメントの一本
一本の間に熱可塑性樹脂が充分に含浸し、保持した状態
のものが好ましく、このような連続繊維で補強されてい
ることが強化繊維と、熱可塑性樹脂との接着性を高める
点、或いは、熱伸縮の低下、剛性の改善を行う上で好ま
しく、強化繊維と樹脂との接着性を高めるために、予
め、フィラメント間に熱可塑性樹脂が含浸される等の表
面処理が施されたものが好ましい。

【００１１】また、強化繊維はそれぞれが別の方向に配
置された有限長の繊維からなる不織布、或いは、サーフ
ェイスマットを加えて構成してもよいが、幅方向に均一
な拡幅応力を与えられたときに、これを阻害する材質の
ものを使用したり、或いは幅方向に伸長性の乏しい繊維
を高密度に配設することはできるだけ避けた方が好まし
く、逆に、拡幅を必要としない長手方向に、繊維の方向
が配列したような強化繊維を用いるのが好ましい。

【００１２】本発明において、上記の強化繊維に保持さ
れる合成樹脂としては、熱可塑性樹脂が用いられ熱硬化
性樹脂は採用しない。その理由は、外面に被覆される熱
可塑性樹脂との融着性を確固たるものとする為である。

【００１３】そして、その熱可塑性樹脂としては、例え
ば、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポ
リカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリス
ルホン、ポリエーテルエーテルケトン等であり、これら
の熱可塑性樹脂は、単独で或いは複数の混合物として用
いられてもよい。また、必要に応じて熱安定剤、可塑
剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、無機充填
材、強化繊維等の添加剤、充填剤、加工助剤、改質剤等
が混合できる。

【００１４】シート状繊維複合体の厚みは、所望する強
化層の厚みにより決められるが、通常は０．０５〜１ｍ
ｍ程度のものが好適に用いられる。また、この繊維複合
体中の繊維量は、５〜７０容量％が好ましい。その理由
は、５容量％未満では充分な補強効果が発現されず、７
０容量％を超えると、外層或いは内層の熱可塑性樹脂と
の融着性が低下して充分な界面接着強度が得られにくい
からである。

【００１５】本発明において、中空異形成形体の外層或
いは内層に用いる熱可塑性樹脂は、強化繊維に保持され
る熱可塑性樹脂と必ずしも同一である必要はなく、中空
状に押し出し成形可能なものであり、強化繊維に保持さ
れている樹脂との融着性に富むもの、伸び特性の良いも
のであれば、特に限定されず、製品の使用目的に適した
熱可塑性樹脂を使用すればよい。また、熱可塑性樹脂
は、中空異形成形体の主として外層に用いられるが、内
層に用いてもよく、また内外の両面に積層してもよく、
何れにしても押出被覆成形方法を用いて行う。

【００１６】尚、ここで述べる融着性とは、双方の樹脂
を溶融状態になるまで加熱した上で圧着し、冷却後、融
着した界面が容易に破断しないことをいう。また、伸び
特性が良いとは、樹脂の軟化温度以上において、２００
％以上延伸されても、破断しないことをいう。

【００１７】強化繊維のフイラメント間に熱可塑性樹脂
を含浸させて熱可塑性樹脂を保持させる方法は、多数の
フィラメントより構成されるロービング状もしくはスト
ランド状、或いは筒状織物等の連続繊維材を用いて、
．粉体状熱可塑性樹脂の流動床中を通過させる方法、
．粉体状熱可塑性樹脂を分散した液体の槽中を通過さ
せ、粉体状熱可塑性樹脂をフィラメント間に含浸させ、
続いて溶融温度以上に加熱して繊維と樹脂を一体化せし
めるか、または、含浸させた後一旦乾燥させ、溶融温度
以上に加熱して繊維と樹脂を一体化せしめ、シート状、
テープ状に成形する方法が好適に採用される。また、溶
融粘度が低い樹脂の場合には、上記連続繊維材を溶融樹
脂の槽中に浸漬する方法で含浸させることも可能であ
る。

【００１８】

【作用】本発明は、異形横断面を有する内金型の外周面
に、シート状繊維複合体を連続的に移送しつつ、該内金
型を包含した形でシート状繊維複合体からなる横断面中
空異形成形体を形成する工程と、該成形体の外面もしく
は内面に熱可塑性樹脂を押し出して積層し多層成形体と
する工程と、該多層化成形の段階で中空内部に加圧気体
を導入し、異形断面を有する外金型で外面を規制しつつ
成形する工程とを有するので、横断面中空異形成形体に
樹脂を積層した段階では、コーナー部のＲが大きくて
も、製品形状でのコーナー部のＲ形状は、湾曲状にも或
いは鋭角にも自由に成形できる。

【００１９】

【実施例】以下、実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。請求項１記載の発明の一実施例を、図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１及び図２は、請求項１記載の発明の製
造方法の実施に用いる装置の一例を示す図であって、角
樋を成形する装置である。図１はその全体を示す概略正
面図であり、図２は、その最初の工程部分（図１では左
側の部分）を示す斜視図である。

【００２１】１、１′はシート状繊維複合体２、２′が
巻回されているボビンであり、成形方向の上下に配置さ
れている。３、３及び４、４はガイドロールであって、
同時に巻き戻されるシート状繊維複合体１、１′の両縁
を順次上側に折り曲げる為のものである。

【００２２】５は角樋の成形に適したほぼコの字状の異
形横断面を有する内金型であって、後述する外金型まで
延設されている。なお、図２での内金型５は説明の便宜
上実際よりも厚肉状に描いている。

【００２３】２枚のシート状繊維複合体２、２′は、そ
の上側の１枚２は内金型５の内側の壁面に沿って移送さ
れ、また下側の１枚２′は内金型５の外側の壁面に沿っ
て移送される。

【００２４】６、６・・は内金型５のコーナー部の内外
に僅かの隙間を隔てて配設されたガイド板であり、シー
ト状繊維複合体２、２′は、ガイド板６と内金型５の壁
面との間を進行するのであって、前述のガイドロール３
及び４と共に、２枚のシート状繊維複合体２、２′を上
述のように内金型５の内外壁面に沿って円滑に移送でき
るようにガイドする為のものである。

【００２５】７、７は、内金型５の一端から加圧気体を
送り込む為の気体導入管であり、図示しないコンプレッ
サー等の加圧気体供給源に連結されている。８は２枚の
シート状繊維複合体１、１′の端縁同士を重ね合わせて
熱融着させるための加熱押圧ロールであって、内金型５
の両方の上端縁との間で、シート状繊維複合体２、２′
の端縁同士を押圧して融着できるようになっている。

【００２６】図３は、図１において、この気体導入管７
から後述する冷却金型迄の間を拡大し、且つ一部切欠し
て示す図である。９は押出機、１０は押出機９の先端
に、ダイアダプタ１１を介して付設されたクロスヘッド
型の環状の押出金型であり、図３に示すように環状のマ
ニホールド１２の先端には、先に行くに従って薄くなさ
れたダイリップが設けられている。

【００２７】前述の内金型５は、この押出金型１０の先
端近くまで配設され、一方、前述の気体導入管７から
は、多数の通気孔１３がこの内コア５内に貫設され、先
端面に開口している。

【００２８】１４は、押出金型１０に連設された賦形金
型であって、その上部の型面１５は、成形方向に漸次拡
径され、後述する樋の耳部を所望の形に成形できるよう
に形成されている。

【００２９】１６は断熱材層、１７は冷却金型、１８は
引取機、１９、１９・・は、内金型５の先端面から成形
方向に突設された多数本の支承材であって、これによっ
て、後述する２層成形体の中空内部をシールする為の、
例えばシリコンゴム製のシール材２０を支承する。

【００３０】尚、本実施例で用いるシート状繊維複合体
２の製造方法について、図５にもとずいて以下に述べ
る。同図において、２１は流動床装置であって、この槽
底内には多孔板２２が設けられ、気体供給路から送られ
てきた空気或いは窒素等の気体Ｇが多孔板２２の下方か
ら多孔板の孔を通って上方に噴出せしめられる。

【００３１】その結果、流動床装置２１の槽内に入れら
れた粉体状の熱可塑性樹脂は、噴出気体Ｇによって流動
化状態となり、流動床Ｒが形成される。流動床Ｒ内及び
及びその前後壁上端には、連続繊維を案内するためのガ
イドロール２０′、２０′・・が設けられている。

【００３２】上記流動床装置２１を用い、巻き戻しロー
ル２３から多数の連続フィラメントからなる束状の強化
繊維Ｆ１０本を、巻取りロール２４によりひねりが生じ
ないようにしながら巻き戻しつつ流動床Ｒ中を通過さ
せ、束状強化繊維Ｆの各フィラメントに粉体状熱可塑性
樹脂を付着させる。粉体状熱可塑性樹脂としては、酢酸
ビニル−塩化ビニル共重合体（酢酸ビニル含有量＝８重
量％、平均粒径＝２５０μｍ）を用い、強化繊維として
は、直径２３μｍのフィラメントよりなるロービング状
ガラス繊維（日東紡績社製、４４００ｔｅｘ）を用い
た。

【００３３】次に、熱可塑性樹脂が付着した強化繊維Ｆ
を、約１８０℃に加熱された一対の加熱ロール２５間を
通過させて、加熱・加圧し、熱可塑製樹脂を溶融させて
これを強化繊維Ｆと一体化せしめ、厚みが０．６の繊維
複合体２６を得、これを巻取りロール２４に巻き取っ
た。この繊維複合体２６の熱可塑性樹脂と強化繊維との
割合は、７５：２５であった。

【００３４】次に、上記繊維複合体２６を切断し、連続
強化繊維が長手方向に配列された幅２１５ｍｍ、厚み
０．６ｍｍのシート状繊維複合体２を、また同じく幅２
２０ｍｍ、厚み０．６ｍｍのシート状繊維複合体２′を
それぞれ得た。

【００３５】上述の成形装置を用いて、本発明の製造方
法を実施する手順について、主として、図３及び図４に
基づいて以下に説明する。図４（イ）は図３のイ−イ
線、同図（ロ）は同じくローロ線、同図（ハ）は同じく
ハ−ハ線にてそれぞれ切断し、矢印方向にみた図であ
る。

【００３６】シート状繊維複合体２、２′をボビン１、
１′に移し、これを、巻き戻しつつガイドロール３及び
４によって、ほぼコの字状に賦形しながら、内金型５と
ガイド板６との間に一枚づつ導入する。

【００３７】引き続き、加熱押圧ロール８を用いて、２
枚のシート状繊維複合体２、２′の両縁部の重ね合わせ
部２７を加熱・加圧して融着させ、内部が中空となされ
たシート状繊維複合体２″を得る。このときの横断面形
状は、図４（イ）に示す通りである。

【００３８】尚、この際に融着された重ね合わせ部２７
が、できるだけ均一な厚みに融着されるよう、加熱押圧
ロール８の温度、圧力等を調整する。次に、図３に示す
ように、シート状繊維複合体２、２′により内部が中空
となされたシート状繊維複合体２″を、押出金型１０内
に導入して、その外周面に溶融した熱可塑性樹脂２８を
被覆して２層成形体２９を得る。このとき、該２層成形
体２９の内面は、当然内金型５により規制される。

【００３９】２層成形体２９は、引き続き賦形金型１４
に導入される。ここでは、気体導入管７、７から圧入さ
れた加圧空気が、通気孔１３を経て内金型５の端面から
２層成形体２９の中空内部に導入されているので、該中
空内部は常時加圧状態にある。このときの空気内圧は、
０．５〜１０Ｋｇ／ｃｍ² 程度の範囲内にあるのが好ま
しく、０．５Ｋｇ／ｃｍ² に満たない場合はコーナー部
（本実施例では、樋耳部）の賦形が不充分となり、１０
Ｋｇ／ｃｍ² を超えると２層成形体２９の熱可塑性樹脂
層２８と、外金型１４の型面１５との間の摩擦が大きく
なって、２層成形体２９が層間剥離を起こす恐れがあ
る。

【００４０】２層成形体２９の内部は、このような加圧
下にあるので、外金型１４の入口と出口とではその様子
が異なるのである。即ち、図４（ロ）に示すように、支
承材１９のみとなった該２層成形体２９の内部では、入
口では拡径されていないが、出口では図４（ハ）に示す
ように、外金型１４のテーパー状型面１５に、その外面
を規制されつつ樋耳部３０のみが拡張された状態に成形
される。

【００４１】外金型１４は、外層２８、或いはシート状
繊維複合体２″のマトリックス樹脂、中でもマトリック
ス樹脂の熱変形温度以上に温度調節されていることが望
ましい。更には、該樹脂自体が自重によって流動し始め
る温度の近傍に調節されていることが、均一に２層成形
体２９を拡幅させる上で望ましいのである。樹脂温度が
熱変形温度以下では、シート状繊維複合体２″を拡幅す
ることが難しく、また、該樹脂自体が自重によって流動
し始める温度以上では、賦形そのものは容易ではある
が、樹脂が２層成形体２９内を流動することになり、該
２層成形体２９の上部の肉厚が薄くなる。

【００４２】引き続き、２層成形体２９は、断熱材１６
を経て冷却金型１７に導入され、その外面を規制されつ
つ冷却され、引取機１８により引き取られ、図４（ハ）
から支承材１９を除いた場合と同じ形状の横断面中空異
形成形体３１を得ることができる。得られた成形体３１
は、その樋耳部３０は所期のデザイン通りの形状を呈す
るものであった。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、シート状繊維複合体からなる
横断面中空異形成形体を内層とし、熱可塑性樹脂を外層
とする２層以上の多層成形体を連続的に成形するに際
し、異形横断面を有する内金型により内部中空の横断面
異形成形体を形成し、次いでこの繊維複合体の外面に熱
可塑性樹脂を押し出して積層するとともに、多層成形体
の中空内部に加圧気体を導入し、異形断面を有する外金
型内で外面を規制しつつ成形するので、内部中空の横断
面異形成形体に樹脂を積層した段階では、コーナー部の
Ｒが大きくても、製品形状でのコーナー部のＲ形状は、
湾曲状にも或いは鋭角にも自由に成形できる。

【００４４】従って、一つの異形金型で複数種類の製品
形状のものを製造することができ、設備費が安価とな
り、また製品規格の変更の際に金型を取り替える手数が
少なくて済むので、製造のスピードアップを図ることが
でき、製造コストも低減され、用途範囲も拡大する。

【００４５】また、製造工程の最終段階で、成形体の外
面が規制されるので、正確な寸法の製品が容易に得ら
れ、品質向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の実施に用いる装置の一例を
示す概略正面図である。

【図２】同上装置の最初の工程部分を示す斜視図であ
る。

【図３】図１に示す装置の要部を示す一部切欠拡大断面
図である。

【図４】横断面異形中空成形体が、押出金型、外金型を
経る間に、以下に賦形されるかを示す図であって、同図
（イ）は図３のイ−イ線、同図（ロ）はロ−ロ線、同図
（ハ）はハ−ハ線にてそれぞれ切断し、矢印方向にみた
断面図である。

【図５】本発明の製造方法に用いる、シート状繊維複合
体の製造方法の一例を示す正断面図である。

【符号の説明】

２、２′、２″ シート状繊維複合体 ５ 内金型 ７ 気体導入管 ９ 押出機 10 押出金型 13 通気孔 14 外金型 15 外金型の型面 17 冷却金型 19 支承材 20 シール材 21 流動床装置 25 加熱ロール 26 繊維複合体 27 重ね合わせ部 28 溶融した熱可塑性樹脂 29 ２層成形体 30 樋耳部 31 横断面中空異形成形体 Ｆ 糸状の強化繊維

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/06 7258−4Ｆ // Ｂ２９Ｋ 105:08 Ｂ２９Ｌ 22:00 4Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異形横断面を有する内金型の外周面に、
   シート状繊維複合体を連続的に移送しつつ、該内金型を
   包含した形でシート状繊維複合体からなる横断面中空異
   形成形体を形成する工程と、該成形体の内面もしくは外
   面に熱可塑性樹脂を押し出して積層し、２層以上の多層
   成形体とする工程と、該多層成形体を異形横断面を有す
   る外金型に導入するとともに、多層成形体の該中空内に
   加圧気体を送入してその外面を規制しつつ賦形する工程
   と、該賦形された多層成形体を冷却する工程とを有する
   ことを特徴とする横断面中空異形成形体の製造方法。