JPH10166464A - 長繊維補強発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固形充填剤が多量にかつ均一に分散されて安価
な長繊維補強発泡成形体を作業性よく得ることができる
長繊維補強発泡成形体の製造方法を提供することを目的
としている。 【解決手段】固形充填剤１１を粘度が低い方の液状原料
２１にまず混合して液状混合原料を得たのち、この液状
混合原料と、粘度が高い方の液状原料３１とを混合して
得た発泡硬化性樹脂液５１を長繊維補強材の繊維束８に
振りかけ、さらに繊維束８を揉んで繊維束８を構成する
長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸させるように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長繊維補強発泡成
形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】外観的に天然木材と類似しており、また
物性的に天然木材と同等以上の性能を示す長繊維補強発
泡成形体が建材等の構造体として使用されているが、従
来の長繊維補強発泡成形体は、原料として高価なガラス
繊維の繊維束と、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂などの合成樹脂とからなるため、天然木材に比べ
非常に高価なものになってしまう。

【０００３】そこで、上記のような問題を解決すること
ができる長繊維補強発泡成形体を製造する方法を、例え
ば、特開昭５４−３７１７２号公報において、本発明の
出願人が既に提案している。この方法は、一方向に引き
揃えられた長繊維補強材の繊維束に発泡硬化性樹脂液を
振り掛けるとともに、固形充填剤を別の供給口より繊維
束に振り掛けたのち、揉み板で繊維束を揉みながら発泡
硬化性樹脂液中に固形充填剤を分散させる。そして、発
泡硬化性樹脂液を繊維束を構成する長繊維補強材と長繊
維補強材との間に含浸させたのち、成形用通路に通し、
この通路内で発泡および硬化させて成形用通路の断面形
状に成形するようにしている。

【０００４】すなわち、この方法によれば、安価な固形
充填剤を振り掛けて成形体中に固形充填剤を分散させる
ことによって、成形体自体の特性を損なうことなく、長
繊維補強材や合成樹脂の使用量を減らすことができ、従
来の成形体に比べて安価な成形体を提供できるようにな
る。

【０００５】しかし、上記方法では、従来の成形体に比
べ低コスト化できるものの、上述したように、長繊維補
強材の繊維束に発泡硬化性樹脂液および固形充填剤を別
々に振りかけたのち、揉み板で揉み、発泡硬化性樹脂液
中に固形充填剤を分散させながら、発泡硬化性樹脂液を
繊維束の長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸させ
るようにしているため、固形充填剤の添加量を多くする
と、固形充填剤がうまく分散せず、均一含浸性に欠けて
製品不良を招く恐れがある。したがって、固形充填剤の
添加量を全体の１〜２％程度までに止めなければならな
かった。

【０００６】また、固形充填剤を振り掛けるようになっ
ているため、固形充填剤が粉塵となって飛散し作業環境
を悪化させる恐れもあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて、固形充填剤が多量にかつ均一に分散され
て安価な長繊維補強発泡成形体を作業性よく得ることが
できる長繊維補強発泡成形体の製造方法を提供すること
を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる長繊維補
強発泡成形体の製造方法は、このような目的を達成する
ために、多数の長繊維補強材が一方向に引き揃えられて
形成された繊維束を前記一方向に連続的に進行させると
ともに、化合物（Ａ）を含む液状原料、および、この化
合物（Ａ）と反応する化合物（Ｂ）を含む別の液状原料
を少なくとも混合して得られる発泡硬化性樹脂液を、前
記繊維束の進行途中で供給する工程と、発泡硬化性樹脂
液が供給された繊維束を揉んで発泡硬化性樹脂液を繊維
束を構成する長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸
させる工程と、この発泡硬化性樹脂液が含浸された繊維
束をさらに成形用通路に進行させてこの通路内で前記発
泡硬化性樹脂液を発泡硬化させつつ所望形状に成形する
工程とを備える長繊維補強発泡成形体の製造方法におい
て、前記２つの液状原料のうち、粘度が低い方の液状原
料に予め固形充填剤を混合しておくようにした。

【０００９】上記構成において、発泡硬化性樹脂液と
は、比較的短時間で泡化し硬化する液状の樹脂を意味
し、例えば、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリ
エステル樹脂等が好適に用いられる。因みに、液状原料
は、一般的に、外的環境（温度、湿度、紫外線など）に
比較的安定な主剤と、比較的不安定な硬化剤や添加剤に
分けられるが、主剤となる液状原料の粘度が、通常、他
の硬化剤や添加剤に比べて高い。

【００１０】すなわち、得られる成形体の強度や物性
は、主剤の化学的構造に大きく影響され、たとえば、主
剤の化学的構造にベンゼン環等のリジットな官能基が多
いほど、また硬化剤等と反応する官能基（反応手）の数
が多く構造が複雑になるほど、分子運動が阻害されて原
料粘度が高くなるが、最終的に得られる成形体の化学的
構造が３次元網目構造を取りやすく強度は優れる。

【００１１】よって、構造材料や一般のＦＲＰのような
強度が要求される樹脂成形品を得るためには、主剤の粘
度がある程度高いものを使用せざるを得ないのが現状で
ある。

【００１２】また、発泡硬化性樹脂液としてポリウレタ
ン樹脂を用いる場合、一方の液状原料には、化合物
（Ａ）としてのイソシアネート類化合物が含まれ、他方
の液状原料には、このイソシアネート類化合物と反応す
る化合物（Ｂ）としてのポリオール類化合物が含まれて
いる。そして、イソシアネート類化合物が含まれている
側の液状原料の方が通常粘度が低いため、固定充填剤が
イソシアネート類化合物が含まれている側の液状原料に
添加される。

【００１３】なお、ポリオール類化合物の粘度として
は、５００〜５０００cps/25℃程度が好ましい。すなわ
ち、５００cps/25℃以下のものを使うと一般に成形品の
力学的強度や表面硬度が低下し、５０００cps/25℃を越
えると、粘度の温度依存性が大きく温度管理等取扱いが
大変であり、設備中の配管圧力やポンプの必要有力等か
ら充填剤の混入量にも限界がある。

【００１４】一方、イソシアネート類化合物の粘度とし
ては、１００〜１０００cps/25℃程度が好ましい。すな
わち、１００cps/25℃以下のものを使うと一般に成形品
の力学的強度や金型脱型時の寸法安定性が低下し、１０
００cps/25℃を越えると、ポリオールと混合後、ガラス
繊維等の強化剤との含浸 複合化が著しく困難となる。
特に固形充填剤を混合した系においては含浸 複合化が
さらに困難となる。

【００１５】また、ポリオール類化合物とイソシアネー
ト類化合物とはその種類が多く、上記条件さえ満たせ
ば、最終的に得られる成形品の目標レベル、用途によっ
て使い分けられるが、合成木材用途に使用する場合、ポ
リオール類化合物としては、ポリエーテル系ポリオー
ル、イソシアネート類化合物としては、ジフェニルメタ
ンジイソシアネート含有物が好ましい。

【００１６】固形充填剤とは、短繊維状ないし粉末状の
充填剤を意味し、例えば、ガラス繊維、アスベスト繊
維、鉱物繊維等の無機質短繊維状物，木綿，麻等の天然
繊維、レーヨン等の再生繊維、ポリアミド，ポリエステ
ル，ポリオレフィンなどの合成繊維等の有機質短繊維状
物、炭酸カルシウム，タルク，クレー，珪砂，シラスバ
ルーン，軽石などの無機質粉粒体、および木粉，竹粉，
澱粉，米ぬかなどの有機質粉状物、あるいはこれらの混
合物、あるいは、長繊維補強発泡成形体の切削屑などが
挙げられる。

【００１７】また、各液状原料には、例えば、必要に応
じて触媒、着色剤、紫外線吸収剤等の添加剤を添加混合
しておいても構わないし、これらの添加剤を２つの液状
原料を混合する際同時に添加するようにしても構わな
い。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を参照しつつ詳しく説明する。図１は本発明にかかる
長繊維補強発泡成形体の製造方法を実施するのに用いる
製造装置の１例を概略的にあらわしている。

【００１９】図１に示すように、この製造装置Ａは、固
形充填剤供給装置１、第１タンク２，第２タンク３、混
合押出機４、散布装置５、含浸装置６、成形用通路７を
備えている。固形充填剤供給装置１は、固形充填剤１１
が貯蔵されるホッパー１２と、このホッパー１２の固定
充填剤１１を混合押出機４のホッパー４１まで移送する
ベルトフィーダー１３とを備えている。

【００２０】第１タンク２は、粘度が低い方の液状原料
２１が貯蔵され、ポンプ２２を介して貯蔵された液状原
料２１を押出機４のシリンダ４２内へ供給できるように
なっている。第２タンク３は、粘度が高い方の液状原料
３１が貯蔵され、ポンプ３２を介して貯蔵された液状原
料３１を散布装置５に供給できるようになっている。

【００２１】混合押出機４は、固形充填剤供給装置１に
よってホッパー４１から供給された固形充填剤１１およ
び第１タンク２から供給された液状原料２１をシリンダ
４２内のスクリュー（図示せず）によって混合したの
ち、この液状混合原料をポンプ４３を介して散布装置５
に供給できるようになっている。散布装置５は、第２タ
ンク３から供給された液状原料３１と混合押出機４から
供給された液状混合原料とを混合しながら、多数の長繊
維補強材を一方向に引き揃えられながら連続的に進行す
る繊維束８上に発泡硬化性樹脂液５１として振りかけて
供給するようになっている。

【００２２】含浸装置６は、揉み板６１，６１と含浸板
６２とを備え、揉み板６１，６１を、繊維束８の進行方
向に直交する方向に往復動して含浸板６２との間で繊維
束８を揉み、繊維束８上に供給された発泡硬化性樹脂液
５１を繊維束８を構成する長繊維補強材と長繊維補強材
との間に均一に含浸させるようになっている。成形用通
路７は、発泡硬化性樹脂液５１を加熱し発泡硬化させ、
成形用通路７内の断面形状に沿った発泡成形体に成形す
るようになっている。

【００２３】上記のような製造装置を用いた本発明の製
造方法によれば、あらかじめ固形充填剤１１を発泡硬化
性樹脂液５１中に混合しておき、発泡硬化性樹脂液５１
とともに繊維束９に振りかけるようになっているため、
固形充填剤が粉塵となって飛散し作業環境を悪化させる
ことがない。しかも、この製造方法では、上記のように
固形充填剤１１を粘度の低い液状原料にまず混合したの
ち、粘度の低い液状原料と粘度の高い液状原料とを混合
して発泡硬化性樹脂液５１を得るようになっているた
め、粘度の高い液状原料に固形充填剤１１を先に混合し
たのち、両液状原料を混合する方法に比べさらに固形充
填剤１１の添加量を多くすることができ、固形充填剤が
多量にかつ均一に分散されて安価な長繊維補強発泡成形
体を得ることができる。

【００２４】すなわち、粘度が高い液状原料に固形充填
剤を先に混合すると、粘度がさらに高くなり、粘度が低
い液状原料の混合が難しくなるが、粘度の低い液状原料
に先に固形充填剤を混合した液状混合原料と粘度の高い
他方の液状原料とを混合するようにしたので、液状混合
原料と他方の液状原料との粘度の差が小さく混合が容易
に行える。

【００２５】したがって、ポットライフが短く短時間で
混合しなければならない樹脂においても、主剤と硬化剤
等の混合不足による成形不良を起こすことがない。

【００２６】勿論、固形充填剤１１が均一に分散される
ため、構造材として要求される機械的特性を損なうこと
がない。

【００２７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を詳しく説明する。

【００２８】（実施例１）粘度が低い液状原料としての
４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤ
Ｉ、粘度１８０ｃps/25 ℃、比重約１．２３）１００重
量部に対し、固形充填剤としての積水化学工業株式会社
製合成木材（商品名ＦＦＵ）の切粉（龍邸３０〜２００
μｍ、真比重約１．５）を添加量を変えて添加し、回転
式ラボミキサーを用いて攪拌し、各種混合比の異なる液
状混合原料を得た。

【００２９】そして、各混合比での切粉と４，４´−ジ
フェニルメタンジイソシアネートとの混合状態を調べ、
その結果を表１に示した。つぎに、この各液状混合原料
と、粘度が高い液状原料としてのポリオール（粘度３５
００ｃps/25 ℃、比重約１．１）に水を２％、触媒とし
ての錫系有機物を０．１５％、シリコーンオイルを１％
含むものとを、液状混合原料の４，４´−ジフェニルメ
タンジイソシアネートが１００重量部に対し、ポリオー
ルが１５０重量部となる割合でディスポカップ内に入
れ、３０００ｒｐｍで３０秒間それぞれ均一に攪拌し、
発泡硬化性樹脂液を得たのち、この発泡硬化性樹脂液を
発泡硬化させて得たウレタン発泡体の外観を調べ、その
結果を表１に併せて示した。

【００３０】なお、表１中、液状混合原料の混合状態の
評価は、◎が極めて良好、○が良好、△がやや不均一、
×だ不均一をあらわし、ウレタン発泡体の外観は、◎が
発泡体、気泡にむらなし、○が発泡体・気泡にややバラ
ツキあり、△が表面に夏ミカン状の凹凸あり、×が明ら
かに未混合部分ありをそれぞれあらわしている。

【００３１】

【表１】

【００３２】（比較例１）４，４´−ジフェニルメタン
ジイソシアネートに代えてポリオール（粘度３５００ｃ
ps/25 ℃、比重約１．１）に水を２％、触媒としての錫
系有機物を０．１５％、シリコーンオイルを１％含むも
のに、まず切粉を混合した以外は、実施例１と同様にし
て液状混合原料の混合状態およびウレタン発泡体の外観
を調べ、その結果を表２に示した。

【００３３】

【表２】

【００３４】上記表１および表２から本発明の製造方法
によれば、固形充填剤を多量に添加しても、ウレタン樹
脂発泡体が外観よく得られることがよくわかる。

【００３５】

【発明の効果】本発明にかかる長繊維補強発泡成形体の
製造方法は、以上のように構成されているので、固定充
填剤の分散不良等の問題がなく、良質な成形体を得るこ
とができる。また、固形充填剤を多量に混入させること
ができ、成形体の製造コストを低減できる。さらに、固
形充填剤の粉塵飛散等がなくなり、作業環境が良好に維
持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる長繊維補強発泡成形体の製造方
法の実施に使用される装置の概略図である。

【符号の説明】

Ａ 製造装置 ５ 散布装置 ６ 含浸装置 ７ 成形用通路 ８ 繊維束 １１ 固形充填剤 ２１ 液状原料 ３１ 液状原料 ５１ 発泡硬化性樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｋ 105:16

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の長繊維補強材が一方向に引き揃えら
   れて形成された繊維束を前記一方向に連続的に進行させ
   るとともに、化合物（Ａ）を含む液状原料、および、こ
   の化合物（Ａ）と反応する化合物（Ｂ）を含む別の液状
   原料を少なくとも混合して得られる発泡硬化性樹脂液
   を、前記繊維束の進行途中で供給する工程と、発泡硬化
   性樹脂液が供給された繊維束を揉んで発泡硬化性樹脂液
   を繊維束を構成する長繊維補強材と長繊維補強材との間
   に含浸させる工程と、この発泡硬化性樹脂液が含浸され
   た繊維束をさらに成形用通路に進行させてこの通路内で
   前記発泡硬化性樹脂液を発泡硬化させつつ所望形状に成
   形する工程とを備える長繊維補強発泡成形体の製造方法
   において、前記２つの液状原料のうち、粘度が低い方の
   液状原料に予め固形充填剤を混合しておくことを特徴と
   する長繊維補強発泡成形体の製造方法。