JPH06285885A

JPH06285885A - 複合体の引抜成形方法

Info

Publication number: JPH06285885A
Application number: JP5079382A
Authority: JP
Inventors: Hajime Naito; 一内藤; Akihiro Ueda; 明弘上田; Mitsuo Okubo; 光夫大久保
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-04-06
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】合成樹脂としての軽量性が活かされ、更に機
械的強度に優れた複合体を、効率的に製造できる引抜成
形方法を提供する。【構成】引抜成形ライン上に、芯材層を形成する第一
金型ＤＩと表皮層を形成する第二金型ＤIIとを配設し、
外型２と内型１とを有する第一金型ＤＩの内型１が挿入
された領域で、金型の間隙７に導入された補強繊維１０
に未硬化の樹脂液を含浸させ、次いで内型１の無い領域
で加熱し発泡硬化して芯材１１を形成し、引き続きこの
芯材１１を第二金型ＤII内に、未硬化の樹脂液が含浸さ
れた補強繊維１２、１３と共に、この芯材１１を送り込
み、硬化させて芯材層と一体的に積層された表皮層を形
成する。かくして、一連の操作を一工程で行い、また、
第一金型内での発泡圧により、補強繊維が外側に押しや
られ、芯材層での補強繊維の密度分布が、外側に偏った
ものとなり、機械的強度により優れたものとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱硬化性樹脂
発泡体からなる芯材層と、繊維強化熱硬化性樹脂からな
る表皮層とで形成される繊維強化熱硬化性樹脂複合体の
引抜成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、芯材層として合成樹脂発泡体を使
用し、この芯材層の表面に繊維強化合成樹脂からなる表
皮層を形成してなる複合体が、軽量にして且つ強度を要
求される材料として、住宅、土木、建築、運輸等の各種
産業分野の用途に用いられている。

【０００３】この複合体は、硬質の合成樹脂発泡体を芯
材として、その軽量性を活かすと共に、この芯材層の外
周囲に繊維強化合成樹脂層からなる表皮層を積層し、合
成樹脂発泡体の欠点である引張強度や圧縮強度等の機械
的強度に乏しい点を補うことを狙いとして開発されたも
のといえる。（特開昭５６−１７４２５号公報参照）。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来
技術の複合体の場合、表皮層に繊維強化合成樹脂層を用
いることにより、機械的強度に乏しい芯材層の欠点をか
なり補ったものとなっているが、芯材層として、殆ど機
械的強度を期待出来ない材質であることろの，単なる合
成樹脂発泡体を用いているので、安全率を考慮する必要
のある構造材には、用途面で自ずから制約があった。

【０００５】本発明は、上述のごとき従来技術の欠点を
解消し、合成樹脂発泡体としての軽量性が活かされ、さ
らに機械的強度にも優れた複合体を、効率的に製造でき
る引抜成形方法を提供することを目的としてなされたも
のである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、「繊維強化熱硬
化性樹脂発泡体からなる芯材層と、繊維強化熱硬化性樹
脂からなる表皮層とで形成される複合体の引抜成形方法
であって、引抜方向に向けて芯材層を成形する第一金型
と、表皮層を成形する第二金型とを間隔を隔ててこの順
に配置し、このうち第一金型として、外型と内型とが間
隙を介して配設され、内型は引抜方向に向け外型の中程
のところまで挿入され、この内型が挿入された部分に対
応する外型内壁面に、芯材層形成用発泡性樹脂の注入孔
が開口され、内型の存在しない部分に対応する外型には
加熱領域が設けられてなるものを用いて、第一金型の前
記間隙に連続繊維を導入しつつ、注入孔から発泡性樹脂
を注入して連続繊維に含浸させ、加熱領域で発泡、硬化
させて芯材層を形成し、引き続きこの芯材層を第二金型
内に導入しつつ、その外周囲に熱硬化性樹脂を含浸した
連続繊維からなる補強繊維を供給し、硬化させて芯材層
と一体化した表皮層を形成することを特徴とする複合体
の引抜成形方法」をその要旨とするものである。

【０００７】即ち、引抜成形ライン上に、二つの成形金
型を直列に配設し、第一金型で連続繊維で補強された芯
材層を形成すると共に、該形成された芯材層を引き続き
第二金型内に導入し、その外周囲に熱硬化性樹脂を含浸
した連続繊維からなる補強繊維を供給して硬化させ、表
皮層を形成することにより、効率よく複合体を引抜成形
することを第一の狙いとするものである。

【０００８】また、第一金型として独特の構造を持つ金
型を使用することにより、芯材層での補強繊維の密度分
布が、厚み方向の内側よりも外側の方が大きくなされた
ものを得るようにしたことを第二の狙いとするものであ
る。

【０００９】本発明において、芯材層に用いる連続繊維
としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の無
機系或いは有機系の繊維が挙げられる。また、その形態
としては、所謂連続繊維の形態をとる必要がある。中で
も樹脂の含浸性、繊維の体積含有率調整のし易さ等の点
から、ロービンクが最も好ましい。

【００１０】芯材層における補強繊維の体積含有率とし
ては、１０〜５０％の範囲内に収めるのが好ましく、１
０％に満たない場合は、繊維としての所期の補強効果が
得られず、５０％を超えると、樹脂の含浸が円滑になさ
れず、また樹脂分の含有率が少なくなって、補強繊維分
とのバランス上からの補強効果が得られない。

【００１１】芯材層に用いるマトリックス樹脂として
は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン
樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂に、必要に応じ
て発泡剤等の添加剤を混入したものを使用する。この芯
材層形成用材料の調整に際して、混練が必要なときは、
樹脂液タンクや該樹脂液タンクから第一金型までの樹脂
注入経路にダイナミツクミキサー、スタティックミキサ
ー等を配置し、混練するのがよい。

【００１２】第一金型内に注入する場合の注入圧力は、
２〜１０Ｋｇ／ｃｍ²の圧力で行うのがよい。この範囲
よりも低く外れると注入が困難であり、高く外れると樹
脂が逆流する恐れがある。

【００１３】本発明において使用する第一金型について
説明すると、図３に示すように、マンドレル状の内型１
と筒状の外型２の二つの金型から形成されており、外型
２に内型１が挿入された恰好となっている。注入口３
は、入り口から２０〜１００ｍｍの間に一つもしくは複
数個設けられており、その注入口３の両隣り１００ｍｍ
以内の箇所に、冷却管４が埋設されている。

【００１４】またＡは内型１の無い部分、即ち加熱領域
を指し、Ｂは内型１と外型２とが重なる部分を指し、含
浸領域となっている。そして、このＡ領域に加熱用ヒー
ター５、５・・が付設されており、内型１には、Ｂ領域
で硬化が促進されないように同じく冷却管６が埋設され
ている。内型１と外型２の間隙７の寸法は、使用する樹
脂液の粘度及び補強繊維の含有率、引抜速度等に合わせ
て設定される。

【００１５】内型１の長さは、補強繊維に樹脂液を含浸
するのに充分な長さが必要であって、同じく樹脂液の粘
度、補強繊維の含有率、引抜速度等によって異なるが、
通常２００ｍｍ以上とするのが好ましい。そして、Ａ領
域で発泡が開始された場合、樹脂液は発泡圧によって内
方に膨張すると共に、補強繊維は該膨張圧の関係で外方
に寄せられた状態で硬化する。従って、芯材層での補強
繊維の密度分布は、厚み方向において、内側よりも外側
の方が密度が大きくなったものが得られる。このような
密度分布を示すものは、厚み方向に均一な密度分布を有
するものよりも高い曲げ強度のものが得られる。

【００１６】外型２のＡ領域の長さと温度条件について
述べると、ウレタン樹脂等の芯材層形成用材料の発泡に
よる外方への膨張を規制しつつ硬化させるのに充分な寸
法が必要であって、通常１ｍ以上である。金型温度は、
芯材層形成用材料の反応を速める為５０〜８０℃程度に
加熱するのが望ましい。

【００１７】本発明における表皮層を形成する樹脂及び
補強繊維としては、前述の芯材層に用いたものと同じも
のが採用可能であり、特に、補強繊維としては、各種の
連続繊維のものを単独で、或いは幾つかのものを組み合
わせて用いることができる。前述の芯材層においても或
いは表皮層においても、このように連続繊維を用いる理
由は、芯材層や表皮層に、機械的強度のみならず木材の
ような柔弾性と方向性とを具備させる為である。

【００１８】また、例えばマットとロービングとを用い
る場合、両者の体積比率は、マット：ロービング＝１：
９〜７：３であり、特に、３：１７程度が望ましい。
１：９の範囲を外れるとたてたて割れが生じ易くなり、
３：７の範囲を外れると弾性率が低下する。

【００１９】表皮層での繊維体積含有率は、２０〜７０
％であり、中でも、５０％とするのが好ましい。２０％
未満では強度不足となり、７０％を超えると樹脂枯れが
生じ易い。

【００２０】尚、表皮層の厚みとしては、１ｍｍ〜１０
ｍｍが好ましい。

【００２１】

【作用】本発明の引抜成形品の製造方法は、引抜成形ラ
インに向けて芯材を形成する第一金型と、表皮層を形成
する第二金型とを間隔を隔てて配置し、第一金型の外型
と内型との間隙に、連続繊維を導入しつつ外型の外部か
ら前記間隙に発泡性樹脂を注入して連続繊維に含浸さ
せ、外型における内型の存在しない部分で発泡性樹脂を
発泡させて芯材層を形成し、引き続きこの芯材層を第二
金型内に導入しつつ、その芯材層の外周囲に熱硬化性樹
脂を含浸した連続繊維からなる補強繊維を供給し、芯材
層と一体的に硬化させる方法であるから、芯材層の形成
から表皮層の形成、並びに両者の一体的な積層に至る一
連の成形操作を、一工程で行うことができる。

【００２２】また、芯材層の成形に当たり、第一金型の
外型と内型との間隙に連続繊維を送り込み、且つこの狭
い含浸領域で樹脂液の含浸を行うので、この段階での発
泡が抑制されるとともに樹脂の含浸が均一になる。ま
た、この後で内型の無い広い部分である加熱領域で発泡
させるので、発泡が効果的になされると共に、その際の
発泡圧力により補強繊維が外側に押しやられ、芯材層に
おける繊維の密度分布は、外側が内側より大となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。図１は、本発明の引抜成形方法の実施に用いる装置
の一例を示すものであって、同図において、ＤＩは第一
金型であって、その詳細は前述の通り図３に示してい
る。ＤIIは第二金型、８は樹脂液タンク、９はダイナミ
ックミキサー、１４は引取機である。

【００２４】一般的な成形工程について説明すると、多
数並設されたボビンから連続繊維からなる補強繊維１
０、１０・・を繰り出しつつ外型２と内型１との間隙７
内に導入し、一方では、樹脂液タンク８から未硬化の熱
硬化性樹脂液をダイナミックミキサー９に送って混練
し、よく調整された樹脂液を、樹脂注入孔３から環状に
集束された補強繊維１０、１０・・に注入含浸する。

【００２５】次いで、この含浸領域Ｂを通過した成形材
料は、加熱領域Ａでヒーター５により所定の温度に加熱
された加熱領域Ａに入り、加熱発泡し硬化して芯材１１
を形成する。引き続きこの芯材１１を第二金型ＤIIに送
り込む。このとき、マット／ロービング／マットの三層
構造の表皮層を形成するための、成形材料であり、それ
ぞれ未硬化の熱硬化性樹脂が含浸されたマット１２、１
２・・、ロービンク１３、１３と共に第二金型ＤIIの成
形材料通路内に導入する。第二金型ＤIIでは、表皮層形
成用材料が硬化され、かくして、芯材１１の外周囲に一
体的に積層された複合体が得られ、引取機１４により連
続的に引き取られる。実施例上述のような成形工程を経て得られた複合体の一例を図
２に示す。

【００２６】全体として横断面形状が長方形を呈し、そ
の幅が２００ｍｍ、表皮層１５の厚みが２．５ｍｍ、芯
材層１６の厚みが２５ｍｍのものであり、芯材層１６の
発泡倍率は５倍、繊維体積含有率について、平均＝３０
％、表面部＝５０％、中心部＝１０％である。また表皮
層１５の繊維体積含有率は５０％である。また、この成
形に使用した成形材料、成形条件の詳細は次の通りであ
る。〔成形材料〕．芯材層形成材料樹脂；ウレタン樹脂（分岐ポリエーテルポリオール、住友バイエルン社製、商品名；ＳＧＰ−０７−０１）１００重量部硬化剤；４、４’−ジフェニルメタンジイソシアネート１００重量部発泡剤；水０．５重量部補強繊維；ガラスロービング（旭ファイバー社製、４４５０番）．表皮層形成材料樹脂；不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ社製、商品名；３５１２）１００重量部硬化剤；ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（化薬アクゾ社製、商品名；カヤブチルＢ）１．０重量部補強繊維；ガラスロービング（旭ファイバー社製、４４５０番）コンティニアスマット（旭ファイバー社製、４５０番）上記の補強繊維の構成として、マット／ロービング／マ
ットの三層構造とし、各層の体積含有率＝１：６：１と
した。また、表皮層全体の体積含有率を５０％に調整し
た。〔装置と成形条件〕．第一金型；寸法＝１０００（長さ）×１９５（幅）
×２５（高さ）ｍｍ温度＝８０℃ 樹脂注入位置＝金型入り口より５０ｍｍ．第二金型；寸法＝３００（長さ）×１８５（幅）×
１５（高さ）ｍｍ温度＝１５０℃ ．引抜速度；４０ｃｍ／分．運転時間；２４時間比較例芯材層として、実施例とほぼ同じ繊維体積含有率を有
し、繊維が厚み方向に均一に分散している合成木材（積
水化学社製、商品名；ネオランバーＦＦＵ）からなる既
製のものを用い、第一金型を取り払った前記装置を用い
て、その第二金型に、芯材層を実施例と同じ表皮層形成
材料と共に挿入し、２４時間連続運転を行った。

【００２７】また、上述の各実施例及び比較例につい
て、それぞれ１ｍの試験試料を採取して行った物性試
験、及び２４時間の連続運転の結果得られた製品効率の
結果を表１に示す。

【００２８】尚、曲げ強度試験はＪＩＳ−Ｋ−７０５５
に準拠して測定し、製品効率は、製品出来高×１００／
材料投入量の式に基づき算出した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】本発明の引抜成形品の製造方法は、引抜
成形ラインに向けて芯材を形成する第一金型と、表皮層
を形成する第二金型とを間隔を隔てて配置し、第一金型
の外型と内型との間隙に、連続繊維を導入しつつ外型の
外部から前記間隙に発泡性樹脂を注入して連続繊維に含
浸させ、外型における内型の存在しない部分で発泡性樹
脂を発泡させて芯材層を形成し、引き続きこの芯材層を
第二金型内に導入しつつ、その芯材層の外周囲に熱硬化
性樹脂を含浸した連続繊維からなる補強繊維を供給し、
芯材層と一体的に硬化させる方法であるから、芯材層の
形成から表皮層の形成、並びに両者の一体的な積層に至
る一連の成形操作を、一工程で行うことができる。従っ
て、製品効率の向上を図ることができる。

【００３１】また、芯材層の成形に当たり、第一金型の
外型と内型との間隙に連続繊維を送り込み、且つこの狭
い含浸領域で樹脂液の含浸を行うので、この段階での発
泡が抑制されるとともに樹脂の含浸が均一になる。ま
た、この後で内型の無い広い部分である加熱領域で発泡
させるので、発泡が効果的になされると共に、その際の
発泡圧力により補強繊維が外側に押しやられ、芯材層に
おける繊維の密度分布は、外側が内側より大となる。従
って、曲げ強度の優れたものが得られる。

【００３２】また、本発明の場合、芯材層も表皮層も何
れも繊維強化熱硬化性樹脂からなるので、芯材層が単な
る発泡体からなるもに比べて、より一層機械的強度に優
れたものとなっており、軽量構造材として幅広い用途に
採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の引抜成形方法を実施するのに用いて好
適な成形装置の一例を示す説明図である。

【図２】同上の装置を用いて成形された引抜成形品の横
断面図である。

【図３】図１に示す装置の内、第一金型のみを取り出し
て示す拡大断面図である。

【符号の説明】

Ａ加熱領域Ｂ含浸領域ＤI 第一金型ＤII 第二金型１内型２外型３樹脂注入孔４冷却水管５ヒーター６冷却水管７内型と外型との間隙８樹脂液タンク 10 ロービング 11 芯材 12 樹脂液が含浸されたマット 13 樹脂液が含浸されたーロービング 15 表皮層 16 芯材層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維強化熱硬化性樹脂発泡体からなる芯
材層と、繊維強化熱硬化性樹脂からなる表皮層とで形成
される複合体の引抜成形方法であって、引抜方向に向け
て芯材層を成形する第一金型と、表皮層を成形する第二
金型とを間隔を隔ててこの順に配置し、このうち、第一
金型として、外型と内型とが間隙を介して配設され、内
型は引抜方向に向け外型の中程のところまで挿入され、
この内型が挿入された部分に対応する外型内壁面に、芯
材層形成用発泡性樹脂の注入孔が開口され、内型の存在
しない部分に対応する外型には加熱領域が設けられてな
るものを用いて、第一金型の前記間隙に連続繊維を導入
しつつ、注入孔から発泡性樹脂を注入して連続繊維に含
浸させ、加熱領域で発泡、硬化させて芯材層を形成し、
引き続きこの芯材層を第二金型内に導入しつつ、その外
周囲に熱硬化性樹脂を含浸した連続繊維からなる補強繊
維を供給し、硬化させて芯材層と一体化した表皮層を形
成することを特徴とする複合体の引抜成形方法。