JPH10166465A - 繊維強化樹脂発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な断面形状であっても、比較的簡単な工
程のもとに、効率的に、かつ、容易に長尺の繊維強化樹
脂発泡体を製造することのできる方法を提供する。 【解決手段】 多数の連続モノフィラメントよりなる複
数の繊維束３に発泡性かつ架橋性樹脂組成物４を保持さ
せ、その周囲に繊維強化熱可塑性樹脂シート５を連続的
に中空状体に賦形しながら供給して樹脂組成物４並びに
繊維束３を包み込み、その中空状体５′内で樹脂組成物
４を発泡させ、その発泡圧で中空状体５′を規制部材２
６に沿わせて所望断面形状に賦形し、その賦形途上また
は賦形後に発泡した樹脂組成物４を架橋する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂発泡体か
らなる芯材層の表面を、繊維強化熱可塑性樹脂からなる
表皮層で覆った構造を持つ繊維強化樹脂発泡体の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】軽量で高い比強度並びに比剛性を持ち、
建材等として用いるのに敵した樹脂成形品として、従
来、合成樹脂発泡体からなる芯材層と、繊維強化合成樹
脂からなる表皮層を備えた繊維強化樹脂発泡体が知られ
ている。

【０００３】このような繊維強化樹脂発泡体の製造方法
として、従来、ポリプロピレンプリプレグをプレス成形
して得た中空成形体の内部に、フェノール樹脂発泡体を
密充填する方法が知られている（特開平７−９５９７
号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の製造方法によれば、ポリプロピレンプリプレグをあ
らかじめ所望の異形断面形状にプレス成形する必要があ
って、製造工程が煩雑になるばかりでなく、プレス成形
では複雑な断面形状を成形することが困難であることか
ら、複雑な断面形状の繊維強化樹脂発泡体を得ることが
できないという問題がある。また、プレス成形により表
皮層を成形するため、長尺の成形体を得ることは実質的
に不可能であるという欠点がある。

【０００５】本発明の目的は、複雑な断面形状の繊維強
化樹脂発泡体であっても、比較的簡単な工程のもとに効
率的に、かつ、容易に長尺の繊維強化樹脂発泡体を製造
することのできる方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の繊維強化樹脂発泡体の製造方法では、多数
の連続モノフィラメントよりなる複数の繊維束に発泡性
かつ架橋性樹脂組成物を保持させ、その周囲に１枚また
は複数枚の繊維強化熱可塑性樹脂シートを連続的に中空
状体に賦形しながら供給して上記組成物を保持した繊維
束を包み込み、その中空状体の内部で上記発泡性かつ架
橋性樹脂組成物を発泡させ、その発泡圧により中空状体
を規制部材に沿わせて所望断面形状に賦形し、その賦形
途上もしくは賦形後に発泡した上記発泡性かつ架橋性樹
脂組成物を架橋する、という方法を採用している。

【０００７】このような本発明方法によると、繊維強化
熱可塑性樹脂シートを例えば円筒形状などの単純な中空
状体に連続的に賦形しながら、その内部に、多数の連続
モノフィラメントよりなる複数の繊維束に保持された発
泡性かつ架橋性樹脂組成物を包み込んだ状態でこの発泡
性かつ架橋性樹脂組成物を発泡させ、その発泡圧により
中空状体を規制部材に沿わせて賦形するため、結局、表
皮層となる繊維強化樹脂層と、芯材層となる発泡樹脂と
が一連の工程によって所望の異形断面形状に賦形され
る。従って、従来の製造方法のように表皮層のみをプレ
ス成形により予備成形する必要がなくなり、複雑な断面
形状へ賦形が簡単で、長尺の成形品を容易に製造するこ
とができる。

【０００８】ここで、本発明においては、繊維強化熱可
塑性樹脂シートの材質や製法、発泡性かつ架橋性樹脂組
成物の組成や架橋方法等については、以下に示す通りの
ものを採用することができる。

【０００９】（１）繊維強化熱可塑性樹脂シートについ
て （１−１）繊維強化熱可塑性樹脂シートの熱可塑性樹脂 本発明で用いる繊維強化熱可塑性樹脂シートの熱可塑性
樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩
化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカー
ボネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサル
ファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルス
ルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリメチルメタ
クリレート等が挙げられる。

【００１０】また、上記熱可塑性樹脂を主成分とする共
重合体やグラフト樹脂やブレンド樹脂、例えば塩素化ポ
リ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、酢酸ビ
ニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重
合体、ウレタン−塩化ビニル共重合体、アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル
−スチレン共重合体、シラン変性ポリエチレン、アクリ
ル酸変性ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリエチレン
なども使用可能である。また、熱可塑性エラストマーや
架橋熱可塑性樹脂も使用可能である。

【００１１】以上の各樹脂のうち、成形温度を考慮する
と、１２０〜２５０°Ｃといった比較的低温で成形可能
である、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリスチレン、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−
塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、
酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ウレタン−塩化ビニ
ル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体が好ま
しい。

【００１２】本発明における繊維強化熱可塑性樹脂シー
トに使用する熱可塑性樹脂は、単独で使用されても併用
されてもよい。また、物性を損なわない範囲で、ジブチ
ル錫マレートポリマー、ジブチル錫ビス（モノアルキル
マレート）などの有機錫マレート系、ジブチル錫ラウレ
ート、モノブチル脂肪酸塩などの有機錫ラウレート系、
ジオクチル錫サルファイド、ジブチル錫３メルカプトプ
ロピオネートなどの有機錫メルカプト系、三塩基性硫酸
鉛、塩基性亜硫酸鉛などの鉛塩、ステアリン酸カルシウ
ム、ステアリン酸鉛などの金属石鹸といった熱安定剤、
脂肪酸エステルワックス、低分子量ポリエチレンワック
ス、金属石鹸、多価アルコール、脂肪族アルコール、脂
肪酸アミドなどの滑剤、アクリル系樹脂、オレフィン系
樹脂などの加工助剤、ジブチルフタレート、ジオクチル
フタレートなどの可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、
改質剤、着色剤のような添加剤、および、タルク、マイ
カ、炭酸カルシウム、木粉、合成樹脂粉砕粉、繊維強化
合成樹脂粉砕粉など充填材が配合されてもよい。

【００１３】（１−２）繊維強化熱可塑性樹脂シートの
繊維 本発明で用いる繊維強化熱可塑性樹脂シートの繊維とし
ては、本発明の製造工程において加えられる熱により溶
融軟化および炭化しないものが使用可能であり、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、あるいはアラミド
繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの有機繊
維、絹、綿、麻など天然繊維を挙げることができるが、
強度、コストを考慮すると、ガラス繊維、炭素繊維が好
ましい。フィラメントの直径は１〜５０μｍ、特に３〜
２３μｍとすることが好ましい。フィラメントの直径が
１μｍより小さい場合、繊維による補強効果は小さい。
また、５０μｍより大きい場合は、熱可塑性樹脂と繊維
の接触面積が、同種同重量の小径の繊維と比較して小さ
くなるため、繊維による補強効果は小さくなる。

【００１４】また、本発明で用いる繊維強化熱可塑性樹
脂シート中の繊維の含有率は、５〜８０重量％の範囲と
され、１０〜５０重量％とすることが特に好ましい。繊
維含有率が５％未満であると補強効果は小さく、８０重
量％を越えると繊維間を結着する樹脂が少ないため繊維
強化熱可塑性樹脂シートは却って弱いものとなる。

【００１５】繊維強化熱可塑性樹脂シート中の繊維の長
さは、３ｍｍ以上が好ましく、連続繊維であることがよ
り好ましい。強化繊維が長いほど、最終的に得られる繊
維強化樹脂発泡体の強度は強くなり、繊維長が３ｍｍ未
満となると補強効果は小さくなる。また、繊維強化熱可
塑性樹脂シートを展延させながら賦形するには、強化繊
維が製品長手方向に配向していることが好ましい。すな
わち、連続繊維が製品長手方向に配向していることが最
も好ましい。

【００１６】（１−３）繊維強化熱可塑性樹脂シートの
厚み 本発明で用いる繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚みは、
０．１〜１０ｍｍとすることが好ましく、０．３〜２ｍ
ｍとすることがより好ましい。シート厚が０．１ｍｍよ
りも薄くなると、得られる繊維強化樹脂発泡体の強度は
弱いものとなり、また、１０ｍｍよりも厚いと芯材層に
よる軽量化の効果がなくなる。

【００１７】また、製造工程においても、繊維強化熱可
塑性樹脂シートの厚みが０．１ｍｍより薄いと繊維強化
熱可塑性樹脂シートの強度が弱くなって製造時に必要と
される抗張力が得られず、１０ｍｍよりも厚い場合には
中空状体への賦形が困難となる。

【００１８】（１−４）繊維強化熱可塑性樹脂シートの
製造方法 本発明において使用される繊維強化熱可塑性樹脂シート
の製造方法は特に限定されないが、その一例として以下
の方法を採用することができる。

【００１９】連続強化繊維束をフィラメントに解し、一
方向に引き揃えた後、熱可塑性樹脂よりなるフィルムを
重ねて加熱ピンチロール間を通過させ、溶融した熱可塑
性樹脂を強化繊維のフィラメント間に含浸させ、冷却ロ
ールを通過させる等によって冷却して所望厚さの繊維強
化熱可塑性樹脂シートを得る。

【００２０】他の方法としては、一方向に引き揃えた連
続強化繊維束を、粉体状熱可塑性樹脂が流動している槽
内に引き込み、強化繊維をフィラメント状に解しなが
ら、粉体状熱可塑性樹脂を付着させた後、加熱ピンチロ
ール間を通過させ、熱可塑性樹脂を溶融させてフィラメ
ント間に浸入させ、冷却ロール等で冷却して繊維強化熱
可塑性樹脂シートを得る方法を挙げることができる。

【００２１】また、繊維がランダムな状態で配されてい
る繊維強化熱可塑性樹脂シートを得ようとするときに
は、上記のようにして得た粉体熱可塑性樹脂が付着した
強化繊維を、ロータリーカッターで細断して無端ベルト
上へ落下させて集積し、その上から別の無端ベルトを押
しつけ、上下の無端ベルトによって挟みつつ加圧して加
熱炉内を通過させ、細断された強化繊維のフィラメント
間に溶融した熱可塑性樹脂を浸入させ、その後、冷却ガ
イドロールを通過させて、所望厚さの繊維強化熱可塑性
樹脂シートを得る、という方法を採用することができ
る。

【００２２】なお、本発明で用いる繊維強化熱可塑性樹
脂シートは、単層であっても、複数層にわたって積層さ
れたものであってもよい。 （２）発泡性かつ架橋性樹脂組成物について 本発明において用いられる発泡性かつ架橋性樹脂組成物
は、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれでもよ
く、それぞれについて以下に述べる。

【００２３】（２−１）発泡性かつ架橋性樹脂組成物と
して熱硬化性樹脂を用いる場合 架橋性樹脂としては、発泡後、もしくは発泡しつつ、架
橋するように配合したものが使用可能である。すなわ
ち、 Ａ．発泡温度以上の温度で架橋（硬化もしくは加硫）す
るように配合したもの Ｂ．加熱以外の手段により架橋（硬化もしくは加硫）す
るように配合したものが使用可能である。

【００２４】（２−１−１）発泡性かつ架橋性樹脂組成
物の熱硬化性樹脂 発泡性かつ架橋性樹脂組成物に用いる熱硬化性樹脂に
は、加熱により架橋構造を形成する樹脂に、発泡性を発
現する配合物を混合したものの全てを利用することがで
きる。この場合の熱硬化性樹脂の具体例としては、エポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂、
ポリアクリル樹脂、発泡性ゴム、ジアリールフタレート
樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることが
できる。

【００２５】これらのうち、樹脂が発泡に適する伸長粘
度である時間（硬化反応時間）を比較的長くすることが
できてプロセスに容易に適用可能な、フェノール樹脂、
ポリウレタン樹脂、発泡性ゴム等を使用することがより
好ましい。

【００２６】また、発泡性を付与するためには、例えば
アゾジカルボンアミドのような有機系分解型発泡剤、フ
ロン、エタノール、塩化メチレンのような物理発泡剤を
混合してもよいし、あるいは、硬化過程で生成する低分
子量物質、例えばフェノール樹脂の水蒸気、水分を含む
ポリオールを用いたポリウレタン樹脂の二酸化炭素等も
利用することができる。

【００２７】更に、気泡を最適化するため、上記した樹
脂に対してポリシロキサン−ポリオキシレンブロックコ
ポリマー等の整泡剤、界面活性剤、炭酸カルシウムのよ
うな起泡剤を添加してもよい。

【００２８】（２−１−２）発泡性かつ架橋性樹脂組成
物の発泡剤 発泡性かつ架橋性樹脂組成物に用いられる発泡剤として
は、熱により化学分解してガスを生成する分解型発泡剤
と、揮発性液体のガス化を利用する揮発型発泡剤が使用
できる。また、前記したように硬化反応過程で発生する
低分子量物質である水蒸気や二酸化炭素の利用も可能で
ある。

【００２９】分解型発泡剤としては、アゾジカルボンア
ミド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ，Ｎ′−ジニト
ロソペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ′−オキシビス
ベンゼンスルホニルヒトラジド、アゾジカルボン酸バリ
ウム、トリヒドラジノトリアジン、ｐ−トルエンスルホ
ニルヒドラジド、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム
等が挙げられる。

【００３０】揮発型発泡剤としては、プロパン、ブタ
ン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水
素、塩化メチル、二塩化メチレンなどの塩素化脂肪族炭
化水素、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン、２，
２−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロエタン、１，
１，１，２−テトラフルオロエタンなどのフロンガスな
どが挙げられる。

【００３１】ここで、樹脂に対する発泡剤の配合量につ
いては、発泡剤や反応種類によって発生するガス量が異
なるので適宜調整しなければならないが、架橋性樹脂１
００重量部に対して、０．５〜１５重量部の範囲で配合
するのが好ましい。発泡剤の配合量が少なすぎると、発
泡した成形体が得られず、また、発泡剤の配合量が多す
ぎると、セルが破泡して緻密なセルが得られない。例え
ばアゾジカルボンアミドを用いて発泡倍率１０倍の樹脂
発泡体を製造する場合、樹脂１００重量部に対して５〜
７．５重量部の配合とするのが適当である。

【００３２】（２−１−３）硬化反応過程で架橋するよ
うに配合した組成物について 具体例としては、硬化反応が完結する前に低分子量ガス
が発生する樹脂において、発泡させて賦形した後、架橋
（硬化）を完結する方法が挙げられる。

【００３３】この方法には、フェノール樹脂においては
縮合水、ポリウレタン樹脂においては、ポリオール中に
含まれる水分とイソシアネートとの反応による二酸化炭
素が挙げられる。

【００３４】また、硬化反応を行う温度以下で、上述の
分解型発泡剤により発泡させて、更に硬化（加硫）を行
うことも可能である。発泡性かつ架橋性樹脂組成物を得
る方法としては、主材料となる架橋性樹脂に、発泡剤、
必要な場合架橋助剤、その他前述の熱安定剤、滑剤、充
填材などの副材料を、ニーダーなどの混合装置で配合す
る方法を挙げることができる。

【００３５】このようにして得られた発泡性かつ架橋性
樹脂組成物は、本発明において、多数の連続モノフィラ
メントよりなる繊維束に保持させるため、ペレット状も
しくは粉体状とすることが好ましく、フィラメント中に
均一に分散させるためには粉体状とすることが特に好ま
しい。

【００３６】また、ポリウレタン樹脂のように２成分系
の樹脂を用いる場合には、２成分を混合し、しかる後に
連続モノフィラメントよりなる繊維束上に振りかけ、バ
ーまたは板の間に繊維束を挟み、擦り込み等の操作によ
り繊維束中に均一に分散させる。

【００３７】（２−１−４）発泡性かつ架橋性樹脂組成
物の発泡倍率 本発明における発泡性かつ架橋性樹脂組成物の発泡倍率
としては、製造品に要求される強度や比重、使用する樹
脂の種類などで適宜選択されるが、１．２〜２０倍の範
囲が好ましく、２〜１０倍の範囲が特に好ましい。発泡
倍率が１．２倍未満であると、発泡させることによる軽
量化の効果は小さく、発泡倍率が２０倍を越えると、強
度が非常に弱いものとなる。

【００３８】（２−２）発泡性かつ架橋性樹脂組成物と
して熱可塑性樹脂を用いる場合 架橋性樹脂としては、発泡後、もしくは発泡しつつ架橋
するように配合したものが使用可能である。すなわち、 Ａ．発泡温度以上の温度で架橋するように配合したもの Ｂ．加熱以外の手段により架橋するように配合したもの
が使用可能である。

【００３９】（２−２−１）発泡性かつ架橋性樹脂組成
物の熱可塑性樹脂 本発明における発泡性かつ架橋性樹脂組成物に用いられ
る熱可塑性樹脂としては、繊維強化熱可塑性樹脂シート
に用いられる熱可塑性樹脂と同様のものが使用可能であ
るが、繊維強化熱可塑性樹脂シートに用いられる熱可塑
性樹脂と熱融着可能である熱可塑性樹脂を用いることが
好ましい。

【００４０】具体的には、同じ種類の熱可塑性樹脂（同
じモノマーより重合された熱可塑性樹脂）どうしを用い
ることが好ましい。異なる種類の熱可塑性樹脂を使用す
る場合の組み合わせとしては、例えば、ポリエチレンと
ポリプロピレン、ポリエチレンと酢酸ビニル−エチレン
共重合体、ポリエチレンと塩素化ポリエチレン、ポリス
チレンとアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体、ポリスチレンとアクリロニトリル−スチレン共重
合体、ポリ塩化ビニルと塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニルとエチレン−塩化ビニル共重合体、ポリ塩化ビ
ニルと酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ポリ塩化ビニ
ルとウレタン−塩化ビニル共重合体、ポリ塩化ビニルと
ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニルとアクリロ
ニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリブチレ
ンテレフタレートとポリエチレンテレフタレート、アク
リロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体とアクリ
ロニトリル−スチレン共重合体などが挙げられる。ま
た、熱可塑性樹脂と変性した同じ種類の熱可塑性樹脂の
組み合わせも使用できる。この例としては、ポリエチレ
ンとシラン変性ポリエチレン、ポリエチレンとアクリル
酸変性ポリプロピレン、ポリエチレンとマレイン酸変性
ポリエチレンなどが挙げられる。

【００４１】（２−２−２）発泡性かつ架橋性樹脂組成
物の発泡剤 発泡性かつ架橋性熱可塑性樹脂組成物に用いられる発泡
剤としては、熱により化学分解してガスを生成する分解
型発泡剤と、揮発性液体のガス化を利用する揮発型発泡
剤を使用できる。

【００４２】分解型発泡剤としては、アゾジカルボンア
ミド、アゾビスイソブチロニトリル、Ｎ，Ｎ′−ジニト
ロソペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ′−オキシビス
ベンゼンスルホニルヒドラジド、アゾジカルボン酸バリ
ウム、トリヒドラジノトリアジン、ｐ−トルエンスルホ
ニルヒドラジド、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム
等が挙げられる。

【００４３】揮発型発泡剤としては、プロパン、ブタ
ン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンなどの脂肪族炭化水
素、塩化メチル、二塩化メチレンなどの塩素化脂肪族炭
化水素、１，１−ジクロロ−１−フルオロエタン、２，
２−ジクロロ−１，１，１−トリフルオロエタン、１，
１，１，２−テトラフルオロエタンなどのフロンガス等
が挙げられる。

【００４４】これらの発泡剤の樹脂に対する配合量とし
ては、発泡剤の種類によって発生するガス量が異なるの
で適宜に調整しなければならないが、熱可塑性樹脂１０
０重量部に対して０．５〜１５重量部の範囲で配合する
のが好ましい。発泡剤の配合量が少なすぎると発泡した
成形体は得られず、また発泡剤の配合量が多すぎるとセ
ルが破泡して緻密なセルが得られない。例えばアゾジカ
ルボンアミドを用いて発泡倍率１０倍の熱可塑性樹脂発
泡体を製造する場合、５−７．５重量部とするのが適当
である。

【００４５】（２−２−３）発泡温度以上の温度で架橋
するように配合した樹脂組成物について 具体例としては、含有する発泡剤の分解温度以上の分解
温度を有する有機過酸化物を配合し、発泡させて賦形し
た後、この有機過酸化物の分解によって発生する遊離ラ
ジカルによって架橋を行う方法が挙げられる。

【００４６】この方法には、ジクミルパーオキサイド、
ジブチルパーオキサイドや２，５−ジメチル−２，５−
ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンなどの有機過酸化
物が使用可能である。

【００４７】また、必要であればジビニルベンゼン、ト
リアリルシアヌレートといった多官能基を有するモノマ
ーやキノンジオキシム、ベンゾキノンジオキシムといっ
たオキシム・ニトロソ化合物などの架橋助剤を使用し、
架橋を促進させてもよい。

【００４８】この方法で使用できる、発泡剤と有機過酸
化物の組み合わせとしては、例えば発泡剤にアゾジカル
ボンアミドを用いる場合、有機過酸化物には、ジイソプ
ロピルベンゼンハイドロパーオキサイドや、メタンハイ
ドロパーオキサイドなどが好ましく、また、発泡剤に重
炭酸ナトリウムを用いる場合、有機過酸化物には、ジク
ミルパーオキサイドや、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド
などが好ましい。

【００４９】このような配合を持つ発泡性かつ架橋性樹
脂組成物を得る方法としては、主材料となる熱可塑性樹
脂に、発泡剤、過酸化物、必要な場合には架橋助剤、そ
の他前述の熱安定剤、滑剤、充填材などの副材料を、ミ
キサー、タンブラーなどの攪拌装置で配合する方法を採
用することができる。

【００５０】また、本発明においては、前記したように
発泡性かつ架橋性樹脂組成物は多数の連続モノフィラメ
ントよりなる複数の繊維束に保持させるため、その組成
物はペレット状もしくは粉体状とすることが好ましく、
フィラメント中に均一に分散させるためには粉体状とす
ることがより好ましい。

【００５１】（２−２−４）加熱以外の手段により架橋
するように配合した樹脂組成物について・・その１ 具体例としては、発泡させて賦形した後、電子線により
架橋を行う方法が挙げられる。

【００５２】電子線架橋とは、賦形した繊維強化樹脂発
泡体に電子線を照射することによって架橋を行うことを
言い、電子線だけでは架橋が不充分な場合（分解性樹脂
の場合）は、前述の有機過酸化物や架橋助剤を配合して
もよい。

【００５３】このような発泡性かつ架橋性樹脂組成物を
得る方法としては、前記（２−２−３）の組成物と同様
に、発泡剤と、必要に応じて配合した有機過酸化物や架
橋助剤が分解しないように、主材料に対して配合し、あ
るいは更にペレットなどに加工して得られる。

【００５４】（２−２−５）加熱以外の手段により架橋
するように配合した樹脂組成物について・・その２ 加熱によらず、かつ、電子線架橋以外の架橋方法の具体
例としては、水架橋性に変性された熱可塑性樹脂を用い
た配合を発泡させて、賦形した後、煮沸して架橋を行う
方法が挙げられる。

【００５５】水架橋性に変性された熱可塑性樹脂とは、
熱可塑性樹脂に有機過酸化物とビニルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシランなどのシランカップリン
グ剤を加熱混練し、シラングラフトさせて得られ、水処
理によって架橋する熱可塑性樹脂である。ここで水処理
とは、加湿することや、蒸気中、湯水中に漬けるなどの
処理である。

【００５６】このような発泡性かつ架橋性樹脂組成物を
得る方法としては、水架橋性の熱可塑性樹脂が架橋しな
いように水分管理した状態で、配合し、もしくはペレッ
トなどに加工することによって得られる。

【００５７】（２−２−６）発泡性かつ架橋性の熱可塑
性樹脂組成物の発泡倍率 熱可塑性樹脂を主材料とする発泡性かつ架橋性樹脂組成
物の発泡倍率としては、製造品に要求される強度や比
重、使用する樹脂の種類などで適宜に選択されるが、
１．２〜２０倍の範囲が好ましく、２〜１０倍の範囲が
特に好ましい。発泡倍率が１．２倍未満であると、発泡
させることによる軽量化の効果が乏しく、発泡倍率が２
０倍を越えると強度が非常に弱いものとなる。

【００５８】（３）発泡性かつ架橋性樹脂組成物を保持
する繊維束について 本発明方法においては、発泡性かつ架橋性樹脂組成物を
多数の連続モノフィラメントよりなる複数の繊維束に保
持して、繊維強化熱可塑性樹脂シートを賦形した中空状
体内に導くのであるが、この保持用の繊維束を構成する
繊維の種類としては特に限定されず、具体的には、前記
した繊維強化熱可塑性樹脂シートに用いた強化繊維と同
等のものを挙げることができる。

【００５９】（４）繊維強化樹脂発泡体の製造について （４−１）繊維強化熱可塑性樹脂シートの中空状体への
賦形 本発明で言う「中空状体」とは、シートの端部どうしが
突き合わされ、または重ね合わされた状態で、例えば断
面円形や四角形の筒状に賦形されているものを言い、ま
た、この「中空状体」には、シートの端部どうしに若干
の隙間を生じている状態も含まれる。

【００６０】繊維強化熱可塑性樹脂シートを中空状体に
賦形する方法としては、合成樹脂製のシューやロールな
どを用いてシートを徐々に曲げていく方法を挙げること
ができる。中空状体に賦形する際には、シートの割れや
裂けを防ぐために、遠赤外線ヒータや熱風ブロアなどて
シートを加熱し、熱可塑性樹脂を軟化状態としながら賦
形を行うことが好ましい。また、シートを中空状体に賦
形する他の方法として、シートが徐々に曲げられ、中空
状体に賦形されるような形状を持つシート通路を設けた
金型を用い、その金型のシート通路内にシートを導く方
法を採用することができる。

【００６１】ここで、上述した軟化状態とは、ＪＩＳ−
Ｋ−７２０６に準じて測定されたビカット軟化温度以上
に、熱可塑性樹脂が加熱された状態を言う。一般的に
は、熱可塑性樹脂が変形を始め、機械的性質が低下する
温度まで加熱された状態を指す。

【００６２】また、繊維強化熱可塑性樹脂シートの中空
状体への賦形は、シート１枚のみで行ってもよいし、複
数枚のシートを用いてその全体で１つの中空状体を形成
してもよい。複数枚のシートで１つの中空状体に賦形す
る場合、各シートどうしを突き合わせてもよいし、それ
ぞれの端部どうしを重ね合わせてもよい。

【００６３】（４−２）発泡性かつ架橋性樹脂組成物に
熱硬化性樹脂を用いた場合の、樹脂組成物の中空状体内
への供給方法および発泡方法 液体状の架橋性樹脂を使用する場合には、液状混合組成
物を繊維束上に落下させ、バーまたは板の間に挟み込
み、擦り込み等の操作により均一に繊維束中に分散さ
せ、樹脂付着繊維束として中空状体の内部に導入する。

【００６４】ペレットもしくは粉体状の架橋性樹脂を使
用する場合には、混合組成物を繊維束上に振りかけ、上
記と同様にバーまたは板の間に挟み込み、擦り込み等の
操作により均一に繊維束中に分散させ、樹脂付着繊維束
として中空状体内部に導入する。

【００６５】発泡性かつ架橋性樹脂組成物を発泡させる
方法としては、高温に加熱した金型に挿入する方法や、
中空状体の内側に熱風を吹き込む方法などが挙げられる
が、この混合組成物がペレットまたは粉体状の場合は、
内部に熱風を吹きつけると、混合組成物が飛散し、不均
一化の原因となるため、高温に加熱した金型に挿入する
方法を採用することが好ましい。

【００６６】（４−３）発泡性かつ架橋性樹脂組成物に
熱硬化性樹脂を用いた場合の、発泡した架橋性樹脂組成
物の架橋方法 発泡した後、まだ更に硬化反応（架橋反応）を完結させ
る必要のある場合には、高温に加熱した賦形金型を長く
して加熱時間を長くする方法や、表面の繊維強化熱可塑
性樹脂シートの賦形温度以下の温度に、加熱炉で加熱す
る方法を採用することができる。

【００６７】（４−４）発泡性かつ架橋性樹脂組成物に
熱可塑性樹脂を用いた場合の、樹脂組成物の供給および
発泡方法 熱可塑性樹脂を使用する場合、ペレット状もしくは粉体
状の混合組成物を繊維束上に振りかけ、擦り込み等の操
作により均一に繊維束中に分散させ、樹脂付着繊維束と
して中空状体内に導入する方法採用することができる。

【００６８】この樹脂組成物を発泡させる方法として
は、熱硬化性樹脂の場合と同様、高温に加熱した金型に
挿入する方法、中空状体内に熱風を吹き込む方法などが
挙げられ、混合組成物がペレットないしは粉体状の場合
には、混合組成物が飛散して不均一化の原因となること
から、高温に加熱した金型に挿入する方法の採用が好ま
しい。

【００６９】（４−５）発泡性かつ架橋性樹脂組成物と
して熱可塑性樹脂を用いた場合の、発泡した架橋性樹脂
組成物の架橋方法 前記（２−２−３）のように過酸化物の分解によって発
生する遊離ラジカルにより架橋を行う方法では、発泡性
かつ架橋性樹脂組成物を発泡させ、中空状体を所望断面
形状に賦形した後、過酸化物が分解する温度にまで加熱
することにより、架橋を行う。

【００７０】また、前記（２−２−４）のように、電子
線架橋を採用する場合には、発泡性かつ架橋性樹脂組成
物を発泡させ、中空状体を所望断面形状に賦形した後、
電子線を照射して遊離ラジカルを発生させ、架橋を行
う。

【００７１】更に、前記（２−２−５）のように、水架
橋性樹脂を用いて架橋を行う方法では、発泡性かつ架橋
性樹脂組成物を発泡させ、中空状体を所望断面形状に賦
形した後、水処理を行うことにより、架橋を行う。

【００７２】（４−６）発泡圧による中空状体の所望断
面形状への賦形 本発明においては、中空状に賦形された繊維強化熱可塑
性樹脂シートは、その内部での発泡性かつ架橋性樹脂組
成物の発泡圧により、その外周を規制部材に沿わせるこ
とで、所望断面形状に賦形される。このとき、繊維強化
熱可塑性樹脂シートは軟化温度以上であることが好まし
い。

【００７３】繊維強化熱可塑性樹脂シートを軟化状態に
する方法としては、外周を規制するための規制部材、つ
まり金型や治具を、ヒータで熱可塑性樹脂の軟化温度以
上に加熱する方法が挙げられる。

【００７４】軟化状態の中空状体を賦形する方法として
は、金型内へ挿入し、発泡性かつ架橋性樹脂組成物の発
泡圧で金型内面に押し当てて賦形する方法等を挙げるこ
とができ、金型内で賦形する場合には、その内部を真空
引きしたり、あるいは圧空を用いて賦形を補助してもよ
い。

【００７５】ここで、本発明においては、発泡性かつ架
橋性樹脂組成物より生じる発泡圧により中空状体の外周
を規制部材に押しつけることを基本とするのであるが、
発泡性かつ架橋性樹脂組成物の発泡圧のみでは、中空状
体を規制部材に押しつけるだけの圧力が得られない場合
は、別途中空状体内部へ圧力をかけてもよく、このよう
な場合には、その圧力を規制部材内部を通じて空気配管
を施し、中空状体内部に気体を供給できる構造の規制部
材を用いることが好ましい。

【００７６】中空状体を発泡圧により所望断面形状に賦
形する際、中空状体を展延させながら賦形することも可
能である。すなわち、中空状体の外周長よりも成形品の
外周長が大きくなるように賦形することも可能である。

【００７７】また、成形品の断面形状については、任意
に選択可能であるが、下記のように定義付けられる延伸
倍率は、なるべく小さな方がよい。延伸倍率は、（展延
前の繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚み）／（展延後の
繊維強化熱可塑性樹脂シートの厚み）である。繊維強化
熱可塑性樹脂シートの延伸は、熱可塑性樹脂の種類、繊
維強化熱可塑性樹脂シートの厚み、展延時の温度によっ
て異なるが、成形体の繊維強化熱可塑性樹脂層の厚みが
０．１ｍｍ以上となるようにその倍率を設定することが
好ましい。上記厚みが０．１ｍｍ未満であると、成形体
の強度は弱くなり、また、成形時に繊維強化熱可塑性樹
脂層（シート）が破れる場合がある。

【００７８】

【実施例】以下、本発明の製造方法を採用して実際に繊
維強化樹脂発泡体を製造した実施例について、引用例と
ともに述べる。

【００７９】＜実施例１＞ 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 この例において使用する繊維強化熱可塑性樹脂シートの
製造装置は、図１に示すように、強化繊維束繰り出し機
１１、樹脂流動槽１２、加熱ピンチロール１３、冷却ピ
ンチロール１４、引取ロール１５および巻取機１６によ
って構成した。

【００８０】強化繊維束繰り出し機１１から繰り出され
たガラス繊維束１（日東紡績社製ガラスロービング、４
４００ｔｅｘ、繊維径２３μｍ）を４本引き揃えて、粉
体状のポリプロピレン２（メルトフローレート３０、平
均粒径１００μｍに粉砕したもの）がエアにより流動し
ている樹脂流動槽１２内に引き込み、ガラス繊維束１を
フィラメント単位に解しつつ粉体状ポリプロピレン２を
付着させた。このポリプロピレンが付着したガラス繊維
束を面状に引き揃えた状態で、２２０°Ｃに加熱された
加熱ピンチロール１３で１０ｋｇ／ｃｍ² に加圧しなが
ら加熱し、ポリプロピレンを溶融させてガラス繊維間に
浸入させた。次いで冷却ピンチロール１４で冷却し、幅
１００ｍｍにトリミングして、引取機１５にて引き取
り、厚み０．４ｍｍのガラス繊維強化ポリプロピレンシ
ート（以下、このようにして得たシートを繊維強化シー
トＡと称する）を得て、巻取機１６に巻き取った。

【００８１】発泡性かつ架橋性樹脂組成物の配合 発泡性かつ架橋性樹脂組成物は、〔表１〕のポリエチレ
ン樹脂を粒径約１００μｍに粉砕後、発泡剤、有機過酸
化物、および架橋助剤を同表の配合にてミキサーで混合
することによって得た（以下、このようにして得た発泡
性かつ架橋性樹脂組成物を粉体状樹脂組成物Ｂと称す
る）。

【００８２】

【表１】

【００８３】繊維強化樹脂発泡体の製造装置 この実施例１で用いる製造装置を、図２に模式的断面図
で示す。この装置は、強化繊維束繰り出し機２１、繊維
強化シート繰り出し機２２、粉体状樹脂散布装置２３、
擦り込み用バー装置２４、予備加熱金型２５、賦形金型
２６、加熱金型２７、冷却金型２８、および製品引取機
２９を主たる構成要素としている。

【００８４】強化繊維束繰り出し機２１から３本の強化
繊維束３を３本繰り出し、それぞれをフィラメントに解
したうえで引き揃え、その上部より粉体状樹脂散布装置
２３から粉体状樹脂４を散布するとともに、粉体状樹脂
４が強化繊維束３の各フィラメント間に均一分散するよ
うに擦り込み用バー２４にて擦り込むようにし、その周
囲に繊維強化熱可塑性樹脂シート５を中空状体に賦形し
ながら供給し、その中空状体５′によって樹脂付着繊維
束３′を包み込むようにした。ここで、粉体状樹脂４の
落下物は回収し、または繊維強化熱可塑性樹脂シート３
上に落下させるようにした。

【００８５】予備加熱金型２５は、繊維強化熱可塑性樹
脂シート５を通過させる通路を備えており、そのシート
通路の断面形状は、シート５の挿入部である上流端にお
いてはＵ字形であり、下流側へと進むに従って徐々に円
形に変化しており、この予備加熱金型２５を繊維強化熱
可塑性樹脂シート５が通過することによって、そのシー
ト５は端部どうし（両側縁どうし）が互いに突き合わさ
れて直径３１．８ｍｍの断面真円の中空状体５′に賦形
されるようになっている。

【００８６】また、賦形金型２６の断面形状は、その上
流端である予備加熱金型２５との接触部においては直径
３１．８ｍｍの円形であり、下流側へと進むに従って徐
々に変形して、下流端における出口では図３に示すよう
な異形形状となっている。また、加熱金型２７および冷
却金型２８の断面形状は、いずれも、上流から下流へと
向かって一様であり、図３に示した賦形金型２６の断面
形状と同じである。

【００８７】繊維強化樹脂発泡体の製造 強化繊維束３として、ガラス繊維束（日東紡績社製ガラ
スロービング、４４００ｔｅｘ、繊維径２３μｍ）を用
い、粉体状樹脂４として前記した粉体状樹脂組成物Ｂを
用いた。また、繊維強化熱可塑性樹脂シート５として前
記した繊維強化シートＡを用いて、２００°Ｃに加熱さ
れた予備加熱金型２５に挿入して、樹脂の軟化状態で徐
々に円筒形の中空状体５′に賦形しながら、粉体状樹脂
組成物Ｂが付着した強化繊維束３′をその周囲から包み
込んだ後、２２０°Ｃに加熱された賦形金型２６並びに
加熱金型２７に導入した。

【００８８】粉体状樹脂組成物Ｂは、予備加熱金型２５
内において中空状体５′内で発泡を開始し、賦形金型２
６内では中空状体５′内に充満して、その発泡圧で中空
状体５′の外周を賦形金型２６に押しつけるだけの発泡
圧を発生し、これにより、中空状体５′をその内部の発
泡樹脂とともに賦形金型２６内で徐々に断面異形形状に
賦形した。また、この賦形金型２６および続く加熱金型
２７内において、組成物Ｂ内に配合された有機過酸化物
を分解し、組成物Ｂからなる発泡樹脂層を架橋させた。

【００８９】その後、冷却金型２８によって全体を冷却
することにより、図４に模式的断面図を示すように、ガ
ラス繊維６０がほぼ均一に分散配置された発泡樹脂層６
１の周囲が、繊維強化熱可塑性樹脂層６２で覆われた繊
維強化樹脂発泡体６を得た。

【００９０】＜実施例２＞ 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 実施例１と同様とした。

【００９１】発泡性かつ架橋性樹脂組成物の配合 この実施例２において用いた発泡性かつ架橋性樹脂組成
物は、〔表２〕に示した配合のものを用いた。ただし、
これらは、後述するように強化繊維束３に吐出する直前
に衝突混合した（以下、混合後の配合を樹脂組成物Ｃと
称し、配合前の各成分を組成物Ｃ−１，Ｃ−２と称す
る）。

【００９２】

【表２】

【００９３】繊維強化樹脂発泡体の製造装置 この実施例２で用いる製造装置は、図２に示したものと
ほぼ同等であるが、粉体状樹脂散布装置２３に代えて、
吐出注入機とそれに連通した吐出ノズルを配置し、それ
以外は図２と同じとした。

【００９４】繊維強化樹脂発泡体の製造 強化繊維束３は実施例１と同じものとし、その上から、
吐出注入機によって組成物Ｃ−１とＣ−２を衝突混合し
た組成物Ｃを吐出ノズルを介して吐出し、擦り込み用バ
ー２４で均一分散させた。

【００９５】繊維強化熱可塑性樹脂シート５は実施例１
と同様に繊維強化シートＡとし、また、予備加熱金型２
５、賦形金型２６、および加熱金型２７はそれぞれ２０
０°Ｃに加熱し、実施例１と同等の手順によって中空状
体５′に賦形して樹脂組成物Ｃを保持した強化繊維束
３′を包み込み、中空状体５′内で樹脂組成物Ｃを発泡
させ、その発泡圧によって中空状体５′の外周を賦形金
型２６に押し当て、実施例１と同様な断面形状に賦形
し、加熱金型２７によって加熱を継続した後、冷却金型
２８で冷却することによって、図４に示したものと同等
の構造の繊維強化樹脂発泡体を得た。

【００９６】＜比較例＞ 繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造 実施例１と同じ材料および装置を用いて、幅１２０ｍｍ
の繊維強化熱可塑性樹脂シートを得た（以下、繊維強化
シートＤと称する）。

【００９７】発泡層の製造 ガラス繊維束（日東紡績社製ガラスロービング、４４０
０ｔｅｘ、繊維径２３μｍ）３本をフィラメントに解し
て引き揃えた状態で、その上から、実施例１の〔表１〕
に示した配合からなる粉体状樹脂組成物Ｂを散布し、そ
の組成物Ｂが均一分散するように擦り込んだうえで、実
施例１で用いた図２における賦形金型２６、加熱金型２
７、および冷却金型２８と全く同等の断面形状を有する
金型群に導入し、発泡、架橋させた後に冷却し、図３に
示した金型形状と同等の異形断面形状を持つ、長さ３ｍ
の予備発泡成形体を得た。

【００９８】繊維強化樹脂発泡体の製造 前記で得た予備発泡成形体の外周面に対し、で得た
繊維強化シートＤを貼り合わせた。すなわち、繊維強化
シートＤを長さ３ｍにカットし、その片面に塩素化ポリ
エチレン接着剤を塗布し、予備発泡成形体の外周面に沿
って貼り合わせることにより、各実施例で得たものと同
等の構造を持つ繊維強化樹脂発泡体を得た。

【００９９】この繊維強化シートＤの予備発泡成形体へ
の貼り合わせ作業は、長さが３ｍと長尺であるため、極
めて困難であった。

【０１００】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、多数の
モノフィラメントよりなる複数の繊維束を保持担体とし
て、これに発泡性かつ架橋性樹脂組成物を保持させて、
その全体を繊維強化熱可塑性樹脂シートを賦形した中空
状体で包み込んだ状態で、その中空状体の内部で発泡性
かつ架橋性樹脂組成物を発泡させ、その発泡圧により中
空状体を規制部材に沿わせて所望の断面形状に賦形する
とともに、その賦形途上ないしは賦形後に発泡した架橋
性樹脂組成物を架橋するから、従来のように予備成形工
程を伴うことなく、繊維強化層（表皮層）と発泡層（芯
材層）を一挙に賦形できるため、比較的簡単な工程のも
とに効率的に、かつ、容易に長尺の繊維強化樹脂発泡体
を製造することが可能となり、特に、複雑な断面形状
で、しかも長尺の成形体を得ようとするときに有用であ
る。また、発泡層は発泡後もしくは発泡中に架橋し、三
次元網目構造となるため、得られる繊維強化樹脂発泡体
は優れた機械的強度を有したものとなる。また、本発明
で得られる繊維強化樹脂発泡体では、発泡性かつ架橋性
樹脂組成物を保持するための繊維束が、発泡樹脂層内に
分散された状態となり、この繊維束も繊維強化樹脂発泡
体の機械的強度を向上させるのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例で用いた繊維強化熱可塑性樹
脂シートの製造装置の構成図

【図２】本発明の実施例１で用いた繊維強化樹脂発泡体
の製造装置の構成を示す模式的断面図

【図３】図２における賦形金型２６の出口部分における
鉛直断面形状の説明図

【図４】本発明の各実施例で得られた繊維強化樹脂発泡
体の構造を示す模式的断面図

【符号の説明】

３ 強化繊維束 ４ 粉体状の発泡性かつ架橋性樹脂組成物 ５ 繊維強化熱可塑性樹脂シート ５′中空状体 ６ 繊維強化樹脂発泡体 ６１ 発泡樹脂層 ６２ 繊維強化熱可塑性樹脂層 ２１ 強化繊維束繰り出し機 ２２ 繊維強化シート繰り出し機 ２３ 粉体状樹脂散布装置２３ ２４ 擦り込み用バー装置２４ ２５ 予備加熱金型 ２６ 賦形金型 ２７ 加熱金型 ２８ 冷却金型 ２９ 製品引取機２９

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 23:00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の連続モノフィラメントよりなる複
   数の繊維束に発泡性かつ架橋性樹脂組成物を保持させ、
   その周囲に１枚または複数枚の繊維強化熱可塑性樹脂シ
   ートを連続的に中空状体に賦形しながら供給して上記組
   成物を保持した繊維束を包み込み、その中空状体の内部
   で上記発泡性かつ架橋性樹脂組成物を発泡させ、その発
   泡圧により中空状体を規制部材に沿わせて所望断面形状
   に賦形し、その賦形途上もしくは賦形後に発泡した上記
   発泡性かつ架橋性樹脂組成物を架橋することを特徴とす
   る繊維強化樹脂発泡体の製造方法。