JPS6367465B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願は1979年４月26日付米国特許出願第33800
号の部分継続であり、前記出願第33800号は現在
米国特許第4168194号となつている米国特許出願
第854411号の部分継続である。前記出願第854411
号は現在放棄されている1977年８月12日付米国特
許出願第824039号の部分継続であつた。前記出願
第824039号は現在放棄されている1976年12月12日
付米国特許出願第744029号の部分継続であつた。
以上に挙げた各出願については、本願明細書中で
参考公知例として言及する。

熱硬化樹脂で被覆されたフアイバーを単数また
は複数の成形ダイスを通して引抜き、更に樹脂を
硬化させることにより種々の形状のフアイバー補
強樹脂構造体が形成される。

ミーク（Meek）の米国特許第2684318号では、
スプールから集束環を介してグラスフアイバーを
送出し、熱硬化樹脂の溶融浴を通過させてから集
束してロツド状とし、圧搾してフアイバー間に溜
つている空気を排除し、一定の断面形状及びサイ
ズのロツドを得、引張力を加えながら硬化オーブ
ンを通過させる。硬化後、ロツドを所望の長さに
切断する。

ゴールズワージー（Golds worthy）等の米国
特許第2871911号は硬化処理に誘電加熱法を採用
する同様の引抜方法に係わる。

パンチヤーズ（Pancherz）の米国特許第
2948649号では、樹脂含浸フアイバーを成形管に
通し、樹脂が高流動状態からゲル状態への過渡状
態となる点までフアイバー、樹脂及びプラスチツ
ク材を加熱する。次いでこの構造体を成形管通過
の後半に冷却することにより、周面に近い外層に
於けるプラスチツクのゲル化及び硬化を中断させ
ながら、成形管中心軸線付近まで樹脂の硬化を進
行させる。成形管を出た構造体を再び加熱するこ
とにより外層のプラスチツクを硬化させ、硬化し
たプラスチツク面を仕上げ加工する。

バズラー（Bazler）の米国特許第3977630号に
はダクト状構造体を形成する別の製造方法が開示
されている。

さらに他のフアイバー補強構造体の製造方法が
フエーイ（Fahey）の米国特許第3718449号に開
示されている。

米国特許第4168194号には、硬化開始温度以下
の温度の熱硬化樹脂組成物で被覆された連続フア
イバーを、それぞれが互いに間隔を保つ少なくと
も１つの内側加熱面を有する複数の細長い開放式
加熱ゾーンを直列に配列し、加熱ゾーン間に該加
熱ゾーンの長さに対して比較的狭く、構造成形孔
を有する少なくとも１つの冷間成形ダイスを介在
させた通路に通す引抜方法が開示される。加熱ゾ
ーンの内側面は樹脂被覆されたフアイバーと間隔
を保ち、樹脂を輻射及び対流効果により、その粘
性を加熱ゾーンへの導入時よりも低下させ、樹脂
の部分硬化を開始させるのに必要な温度まで加熱
する。加熱された樹脂を、各加熱ゾーン間に配置
した、樹脂の硬化開始温度よりもはるかに低い温
度の冷間成形ダイスの孔に通して引抜く。最終の
冷間成形ダイスを出たゲル状構造体を最終加熱ゾ
ーン、即ち、“硬化ゾーン”に通すことにより、
樹脂の完全硬化を達成すべく発熱硬化反応を促進
させる。

経験に照らして、上述した公知の引抜方法また
はその他の構造体成形方法を実施した場合、開放
式の最終硬化ゾーンを通過させても、実際の作業
条件下では樹脂の完全硬化、即ち、ほぼ完全な架
橋及び／または重合化を達成することは不可能で
ある。このことは表面が硬化しているかに見える
場合でも同様であることが判明した。従つて、切
断されていようと、リールに巻かれていようと、
構造体が貯蔵されている間にも硬化が継続するこ
ともあり得る。切断されたものならたるむことに
よつて構造体が変形し、リールに巻いたものなら
巻取リールの直径に従つて変形または固定化する
おそれがある。いずれにしても、仕上がり構造体
を次に扱う際に好ましくない要因となる“記憶”
が形成されることになる。

このような事態を回避する方策の１例として、
米国特許第4113349号に於いて本願の出願人は高
度の改良を加えた構造体を開示した。製造工程に
於いてオプテイカルフアイバーの応力除去が可能
であつても、構造体が硬化の継続期間中に巻取リ
ールの形状を取れば前記応力除去の効果は相殺さ
れ、仕上がり構造体をリールから繰出して直線状
にすることが困難になる。

空気に露出した開放式加熱硬化ゾーンで樹脂被
覆されたフアイバーを硬化させれば、硬化速度は
増大するかもしれないが、少なくとも表面に分解
が起こり、樹脂の損傷を招き著しく黒ずむおそれ
がある。

従つて、構造体を切断したり、貯蔵用リールに
巻取るまでに硬化を完了またはほぼ完了させるよ
うな上記公知製造方法に対する改良が要望されて
いる。

本発明の方法は樹脂として熱硬化樹脂を利用
し、製造工程中に樹脂を完全硬化させるフアイバ
ー補強樹脂構造体の改良製造方法である。

即ち、複数の連続フアイバーを熱硬化樹脂の硬
化開始温度以下の温度の液状熱硬化樹脂組成物で
被覆し、所望の構造形状に形成し、前記熱硬化樹
脂の硬化が始まる高温に維持された少なくとも１
つの硬化ゾーンに通し、硬ゲル化面が形成される
まで硬化を進行させるフアイバー補強樹脂構造体
の製造方法に於いて、本発明による改良は硬ゲル
化面を有するフアイバー補強樹脂構造体を、この
フアイバー補強樹脂構造体の樹脂をほぼ完全に硬
化させるのに充分な時間に亘り、約95℃から樹脂
の熱劣化温度までの温度に維持された粒子塊と直
接接触させることにある。前記粒子を約150℃乃
至275℃の温度に維持することが好ましい。

引抜方法の好ましい実施態様として、加熱粒子
塊と接触させるまでの一連の工程に、フアイバー
を少なくとも部分的に被覆するのに充分な液状を
呈し、しかも樹脂の硬化開始温度以下の温度に維
持された液状熱硬化樹脂組成物で複数の互いに分
離した連続フアイバーを被覆し、次いでこれを予
熱ゾーンに通す段階を含めてもよい。好ましく
は、被覆されたフアイバーを互いに隣接するよう
に束ねて過剰樹脂除去ゾーンに通し、次いでフア
イバーを拡げて互いに分離させてからそのまま予
熱ゾーンに通す。互いに分離させるかさせないか
に関係なく、フアイバーと間隔を保つ少なくとも
１つの輻射加熱面によりフアイバーを加熱するこ
とにより樹脂粘性を低下させてから、未だ束ねら
れていないなら束ね、第１成形ダイスに通す。樹
脂被覆されたフアイバーによつて包むべきフアイ
バーがあれば、この第１成形ダイスに於いて、ま
たはその手前の段階で添加する。

こうして被覆され、束ねられたフアイバーを、
それぞれが樹脂含浸フアイバーと間隔を保つ少な
くとも１つの加熱面を有する複数の直列に配列さ
れた細長い輻射加熱ゾーンを通す。これらの輻射
加熱ゾーン間には輻射加熱ゾーンの長さに対して
比較的短い、少なくとも１つの冷間成形ダイスを
順次介在させてある。個々の輻射加熱ゾーンに於
いて、輻射及び対流効果により樹脂を、ある程度
の重合を進行させると共に樹脂の粘性を好ましく
は塗布時粘性以下に低下させるのに充分な温度に
加熱する。その結果、樹脂が流動性を増し、最終
構造体への成形を助けるフアイバー面の湿潤度を
高める。各加熱ゾーンに於いて上昇した樹脂温度
は、樹脂がフアイバー面から滴下するのを防止す
るのに充分な粘度に迄増大するように樹脂の部分
硬化を起こさせるのに充分である。

既に述べたように、各輻射加熱ゾーン間に於い
て、フアイバー及び樹脂は単数または複数の比較
的短い冷間成形ダイスを通して引抜かれる。各成
形ダイスは樹脂の硬化開始温度よりもはるかに低
い温度に維持されている。各ダイスの孔を通過す
る際に、過剰樹脂を排除されながら樹脂及びフア
イバーは次第に所期断面形状に成形される。これ
によりフアイバー相互の半径方向圧縮が最大とな
る。ダイスは排除された樹脂がダイス内またはダ
イス面で硬化するのを防止するのに充分な低い温
度に維持しなければならない。このように配慮す
れば、排除された樹脂はダイス面を流動できる。
排除される樹脂がダイス面に集まる傾向があるな
ら、ダイス温度を高くすること及び／または空気
噴射などによつて除去すればよい。

加熱しても粘性をそれ以上低下させることがで
きず、硬化が加速されて単位質量当たりの熱放出
が大きくなる点を意味するゲル点を最終ダイスま
たはその直前まで遅延させる。この最終ダイスに
於いて、樹脂は硬ゲル化状態にある。即ち、構造
体はその形状を保持するがある程度まで加工可能
であり、過剰樹脂があればこれを最終成形ダイス
によつて表面から流動させ、除去することができ
る。

最終成形ダイスで成形された構造体は別の硬化
ゾーンに送入され、輻射及び対流効果により樹脂
表面が硬ゲル化状態となり、形状がほとんど変化
できない程度まで硬化される。硬化ゾーンを通過
した後、成形された構造体を加熱粒子塊と接触さ
せることでほぼ完全な表面及び内部硬化が達成さ
れる。

加熱粒子塊は硬化速度を高め、必要に応じ、著
しい温度変化を伴なわずに連続硬化反応の放出熱
を吸収する役割も果たす比較的定常的な高温シン
クを提供する。構造体を囲むガスマントルによつ
て加熱する先行のゾーンとは異なり、構造体は、
伝導だけでなく駆動ポテンシヤルを100倍も増大
させる輻射により熱伝達して構造体を高温に維持
することにより完全硬化を達成する粒子と直接接
触する。

実際の成形に際して各ダイスを、成形工程中は
硬化を遅延させながら成形ダイスとして作用でき
るような低い温度に維持しなければならないが、
適当な加熱手段によつて部分的に加熱してもよい
し、平行に通過する加熱されたフアイバー−樹脂
基質及び隣接の加熱ゾーンからの輻射及び／また
は対流熱によつて加熱されるにまかせてもよい。
要はダイス面を、ダイスを通過するフアイバー−
樹脂基質からダイス表面に浸出する樹脂が濃縮ま
たは硬化が始まる前にダイス面から流動排除され
る程度の温度に維持すればよい。これにより、摩
擦の増大、被成形体の表面変形、さらにはダイス
を通過するフアイバーの切断を招く原因となるダ
イス孔に於ける硬化樹脂形成を回避することがで
きる。

ダイス及び加熱ゾーンを通過する速度は直列配
列する加熱ゾーン及びダイスの数によつて制御す
るのが普通であり、使用する加熱ゾーン及びダイ
スの最少数としてはそれぞれ２つずつが好まし
い。加熱ゾーン及びダイスの数を増やせば、最終
ダイスとの接触またはその直前までゲル点到達が
阻止される限り、送り速度を著しく増大させるこ
とができる。一般に、ダイス数が増えるに従つ
て、樹脂がゲル点に達する時点と最終ダイスとの
時間関係は重要でなくなる。

以下添付図面を参照しながら本発明を詳述す
る。

第１図及び第３図に於いて、フアイバー補強樹
脂の成形材料フアイバー、または補強、保護（強
化）の関係に他のフアイバーを包むためのフアイ
バーが複数のリールまたはスプール１０によつて
供給され、巻取リール１２による引張力で引抜か
れ、必要ならばフアイバー層などを除去するため
櫛板１１に通される。第１図に示すように、ロー
ラ１４の頂面に沿つて案内し、樹脂浴２０のロー
ラ１６の下面を通過させながら初期樹脂被覆を達
成する。この場合、被覆されたフアイバーをスク
イジーとして作用するローラ１８の頂面に沿つて
案内しながら過剰樹脂を除去する。過剰樹脂除去
手段として他の手段を採用してもよい。好ましい
ルート“Ａ−Ａ”を詳細に図示したのが第３図で
ある。

第３図では、櫛板１１から出たフアイバーを張
りローラ１５の頂面に沿つて案内してから、樹脂
浴２０の導入端壁に形成したオリフイス１７によ
り扇状の列に拡げる。樹脂漏れを防止するため、
オリフイスにシールを装着する。互いに間隔を保
つた状態でフアイバーを樹脂で被覆し、オリフイ
ス１７と同様に漏れ防止のためにシールを設けた
サイジング・オリフイス１９に於いて１つにまと
め、スペーサ・ダイス２１によつて再び拡げ、互
いに間隔を保つ状態のままで予熱室２２を通過さ
せる。オリフイス１９はフアイバーを互いに隣接
させるだけでなく、第１図のスクイジー・ローラ
１８と同様、過順樹脂除去手段としても作用す
る。

塗布される樹脂は周囲温度またはこれよりも高
い温度に維持された熱硬化樹脂組成物である。

熱硬化樹脂としては多様な性質のものを使用す
ることができ、例えば、エポキシ化シクロペンタ
ジエンのようなエポキシ樹脂；ポリイミド；ポリ
エステル、フエノールホルムアルデヒド樹脂；ウ
レアホルムアルデヒド樹脂；ジアリル・フタレー
ト樹脂；シリコン樹脂；フエノール・フルフラー
ル樹脂；ウレタン樹脂などが挙げられ、最終製品
の所期組成に応じて任意に選択すればよい。必要
に応じて樹脂融成物中に、融成物浴中では硬化開
始に関与しないが、ある程度温度が上昇すると樹
脂硬化を開始させ、熱硬化最終製品となるまで硬
化を進行させる高温開始剤または硬化剤を添加す
る。このような硬化剤の代表的なものは芳香族ア
ミンである。加熱だけで樹脂が硬化するなら、硬
化剤を添加しなくてもよい。必要に応じて促進
剤、希釈用樹脂、充填剤、着色剤、難燃剤などを
添加する。浴２０の温度は樹脂の硬化開始温度以
下でさえあれば、厳密に規定されることはない。
これがいわゆる樹脂“Ａ”段階である。一般に、
典型的な浴温度は約20℃乃至30℃である。気泡な
どの存在を回避するためには撹拌及び与圧／減圧
による浴リサイクル方法を採用すればよい。

浴及びローラ１８またはオリフイス１９を通過
しながらフアイバーは液状熱硬化樹脂で予備被覆
され、引張力の作用下に互いに間隔を保つたまま
第１輻射加熱室２２を通過する。好ましい実施例
ではオリフイス１９が室２２を出ようとするフア
イバーを集束し、第１スペーサ・ダイス２１がフ
アイバーを、予熱室２２を通過する前に再び分散
させる。このように構成すればフアイバーを一様
に被覆でき、最終的には軸線方向強度ばらつきの
少ない製品が得られ、所期の長さを最少量の樹脂
で被覆することができる。ここで第２図に関連し
て説明する。予熱室として作用する輻射加熱室２
２に於いて、樹脂を互いに間隔を保つ樹脂被覆さ
れたフアイバーの表面と常時間隔を保つ加熱面か
ら受ける輻射エネルギーと、対流効果とで加熱す
ることにより、重合を開始させ、樹脂粘性を崩壊
させる。その結果、粘性の初期低下（ａ−ｂ）が
起こり、樹脂は流動性を増し、より広範囲に且つ
より均等にフアイバーを湿潤させる。硬化が始ま
ると同時に粘性が増大し（ｂ−ｃ）、ほぼ初期粘
性に戻る。これにより、成形ダイス２４に於いて
またはこのダイスに達するまでにフアイバーから
樹脂が滴下するのを防止することができる。

典型的な内部予熱ゾーン温度は促進剤が硬化を
開始させるのに必要とする開始温度に従つて約80
℃乃至約130℃である。硬化が始まり、第２図に
示す粘性曲線の最低点(b)付近で“Ｂ”段階が始ま
る。硬化開始に伴ない、架橋反応の一部が進行す
るに従つて粘性が増大する。

次いで第１冷間成形ダイス２４の孔を通過させ
ながら樹脂とフアイバーとを互いに密着させ、こ
のダイスに於いて樹脂の一部を除去しながらフア
イバー補強樹脂基質に初期形状を与える。ダイス
を通過する過程で基質から樹脂が搾り出されてダ
イス面に沿つて流れる。ダイスの孔から樹脂を除
去し易くするため、噴射口２９から空気のような
流体を噴射させればよい。これにより、樹脂がダ
イス面で硬化または凝固するのを防ぐことができ
る。

第１冷間成形ダイス２４の手前に、該ダイス２
４へ互いに適正な間隔を保つて進入するようにフ
アイバーを位置ぎめすると共に、必要に応じて、
他のフアイバーによつて囲むべきフアイバーをリ
ール２７から添加するために、単数または複数の
格子２５を設置してもよい。予熱ゾーンを通過す
るフアイバーは、第３図に示すように、互いに間
隔を保つ平行線または収束扇状の形状を呈し、格
子２５により円形パターンを与えられ、前記格子
２５の中心孔にリール２７からのフアイバーが導
入され、他のフアイバーと共に円形のダイス孔を
通過する。格子２５に樹脂被覆されたフアイバー
を通す際に樹脂損失があるとしても極めて少量で
ある。

“冷間成形”または“比較的低温の成形”ダイ
ス２４とは、輻射加熱ゾーンの長さに対して比較
的短く、隣接の加熱ゾーン温度よりも低く且つ樹
脂硬化促進温度よりも低い温度に維持され、除去
された樹脂がダイス面に沿つてダイス孔から流出
できる程度に硬化を抑制する機能を果すダイスの
ことである。このため、加熱されたフアイバー及
び樹脂のダイス通過による影響と、隣接する輻射
加熱ゾーンからの輻射及び対流の影響にダイス表
面温度をゆだねることにより、除去された樹脂が
ダイス面に流動し易くすることができる。必要な
らダイスを内部から加熱することにより、除去さ
れた樹脂がダイス面を流動し易くし、樹脂がダイ
ス、特にその孔で凝固するのを防止することも可
能である。ダイスの有効温度として約70℃または
それ以下の温度を採用した。

冷間成形ダイス２４を通過した時点で、樹脂は
比較的定常な粘性率に達している可能性がある
が、ここで再び第２図を参照して説明すると、樹
脂及びフアイバーから間隔を保つ加熱面を有する
第２輻射加熱ゾーン２６を通過すると、輻射及び
対流による温度上昇に伴ない、樹脂の粘性が再び
低下し（ｄ−ｅ）、硬化が促進される（ｅ−ｆ）。
第２図に示す最低点(e)を通過した後、粘性が再び
増大する。

以上に述べたシーケンスが必要なだけ反復され
るが、実際には、ダイス２４と同様に制御された
最終冷間成形ダイス２８に達するまでに５個以上
のダイスを直列に配列する。

本発明の製造方法は構造体が最終成形ダイス２
８またはその直前でゲル点(g)に達するように制御
されるようにする。

“ゲル点”とは樹脂がガラス状を呈し、未だ成
形したり、過剰樹脂を除去できる程度に、従つ
て、製品に最終形状を与え得る程度に柔軟である
が、この点を越えると粘性低下及び硬化が起こる
ような点を意味する。硬化が不可逆的に促進され
る点でもある。第２図から明らかなように、粘性
は時間経過と共に比較的急激に増大し、単位質量
当たりの高い放熱を伴なう。

最終冷間成形ダイス２８を通過した後、構造体
は硬化ゾーン３０に送込まれ、ここで輻射及び対
流による加熱でその表面が硬ゲル化状態となる。
“硬ゲル化面”とはもつと高い温度に加熱されて
もそれ以上変形も軟化もしない程度に凝固した面
である。

硬化ゾーン３０を通過した後、硬ゲル化面を有
する成形物は粒子塊による加熱ゾーン３２を通過
し、ここで約95℃から樹脂の熱劣化温度までの温
度、好ましくは約150℃乃至約275℃に維持された
粒子と直接接触する。非金属粒子を使用してもよ
いが、表面への熱伝達及び反応熱吸収を助ける高
い熱容量という点で金属粒子を使用する方が好ま
しい。多くの場合、粒子は開放式または閉鎖式槽
内に収納し、ストリツプ・ヒータ、ヒーテイン
グ・テープなどで間接的に加熱するが、加熱流体
を通すなどの方式で、代表的な例としては高温煙
道ガスを通すことで直接加熱する。粒子間の間隙
に酸素が存在してもしなくてもよい。成形物をそ
の表面を変形させることなく通過させるように粒
子は充分平滑でなければならない。粒子はまた、
間隙容積が最小となるようにできる限り小さくな
ければならない。一般的には球形が好ましく、最
大粒子サイズが約0.08cmまたはそれ以下であるこ
とが好ましい。熱伝達は伝導及び対流によつて行
われ、加熱ゾーン３２は等温であることが好まし
い。粒子は互いに接触し合い、成形物とも接触す
ることが好ましい。

同じ温度または異なる温度で作用する２つ以上
の加熱粒子収納槽を使用してもよい。高温粒子塊
を使用すれば、樹脂を高温で短時間に硬化させる
ことができるから、構造体の走行距離を短縮する
ことができる。

既に指摘したように、本発明の製造方法では構
造体をほぼ完全に硬化させる。ほぼ完全な硬化を
達成するのに要する時間は構造体の幾何的条件、
樹脂量、及び熱伝達粒子塊の温度に応じて異な
る。

ほぼ完全な硬化が得られたかどうかは視覚的及
び定量的に判定することができる。視覚的試験と
しては、破断が起こるまで構造体を曲げる。破断
が引張側から始まり、構造内へ進行するなら、硬
化は“ほぼ完全”である。構造体がいかに硬く見
えても、構造体が破裂、剥離すれば不完全硬化と
判断される。硬化の完全性は誘電率測定装置によ
つて定量的に判定することができる。この種の装
置としてマルコーニ“Ｑ”メータがあり、高周波
抵抗に対する反応物の関係を測定することによつ
て誘電率を求めることができる。カリフオルニア
州サンジエゴのテトラヘドロン・アソシエーツ・
インコーポレイテツド（Tetrah Ass Inc.）によ
り製造販売されているオードリーシリーズ80
（Audrey Series80）測定器を使用してもよ
い。誘電率が最大値に接近するか、または到達す
れば、硬化はほぼ完全である。

本発明の製造方法を実施するに際しては、第１
冷間成形ダイスに続く加熱ゾーンを第１予熱ゾー
ンよりも高い温度に維持するのが普通であり、高
温硬化エポキシ樹脂の場合には約170℃乃至220℃
の温度に、または少なくとも樹脂がその粘性を破
壊してフアイバーの湿潤及びフアイバー間隙充填
を促進するのに充分な温度に維持する。硬化ゾー
ン３０は先行ゾーンの温度と同じか、これよりも
低いかまたは高い温度に維持する。既に指摘した
通り、加熱粒子塊は約95℃から樹脂の熱劣化温度
までの温度、好ましくは約130℃乃至約230℃の温
度に維持する。

多くの場合、一連のダイスの最初のダイスを出
た時点に於ける樹脂含有率は樹脂及びフアイバー
の総重量に対する重量比で約20％乃至約40％のレ
ベルが普通であり、最終ダイスに達するまでに当
初樹脂含有量に比較して重量比で約20％乃至約25
％減少する。正確な量は所望のフアイバー間の密
集度に応じて異なる。

加熱ゾーンは製品の断面形状に関係なく、任意
の断面形状及び全体形状を具えることができる。
加熱は抵抗コイル、ヒーテイング・テープ、流体
流れなどを適当に恒温制御装置と組合わせたもの
で行うことができる。樹脂及びフアイバーの加熱
は輻射及び対流によつて行われる。樹脂及びフア
イバーと、輻射加熱及び硬化ゾーンの内側面との
間に接触関係がないから、伝導は用いられない。

本発明の製造方法を実施するに際して使用され
る輻射加熱及び硬化ゾーンはいずれも、溶融金属
浴の場合と同様に、通過する樹脂及びフアイバー
と間隔を保つ。硬化ゾーンを除く各ゾーンの役割
は重合を徐々に進行させながら樹脂の粘性を低下
させることにあるが、最終構造体の成形には全く
関与しない。輻射加熱ゾーンの長さは0.7ｍまた
はそれ以下から３ｍまたはそれ以上までの範囲で
あるのに対して、成形ダイスの厚さは、樹脂及び
フアイバーがダイスの孔を通過する際にダイスに
加える負荷を吸収するのに必要な剛度に応じて約
0.04cm乃至0.6cmである。孔の直径は断面が円形
の構造体の場合なら0.254mm（0.01インチ）また
はそれ以下から12.7mm（0.5インチ）またはそれ
以上までの範囲内で設定される。ダイスの孔に
は、摩擦を軽減すると共に浸出樹脂の除去を容易
にするため、導入縁を丸みのある面として形成す
るのが普通である。

成形に関与しない隣接の輻射加熱ゾーンと協働
する短い成形ダイスを使用することによつて、最
終製品を得るのに要するエネルギーが例えば米国
特許第2948649号に開示されている技術に比較し
て著しく節減される。また、ダイス面に浸出する
樹脂を樹脂の流動だけ及び／または空気噴射で連
続的に除去するから、孔に樹脂が固着するのを防
止することができる。このことは、上記特許に記
載されているような細長い加熱または冷却成形部
に於いて起こり易い被成形物の表面変形を防止す
ることにもなる。細長い成形部の内側面に凹凸が
あると、例えばこの凹凸に樹脂が引掛かり、停滞
し、硬化して粗面を形成し、これが摩擦を増大さ
せ、被成形物を変形させるおそれがある。

本発明の製造方法は金属フアイバー、半金属フ
アイバー、天然有機フアイバー、合成フアイバ
ー、グラスフアイバー、及びこれらの組合わせな
ど、種々の公知繊維材と併用できる。例えば、グ
ラスフアイバー、スチールフアイバー、アラミド
（商標名）フアイバー、グラフアイトフアイバー
などを挙げることができる。また、他の保護被覆
材によつて包まれる、例えば銅のような軟金属フ
アイバー、オプテイカルフアイバーなどとも併用
できる。

本発明の製造方法はいかなる断面形状の成形に
も応用できる。導電線、オプテイカルフアイバ
ー、流体導管などを内蔵する比較的扁平なフアイ
バー補強樹脂構造体として形成することができ、
構造体の形状は冷間成形ダイスによつて決定され
る。個々のフアイバーに対する多重被覆を、直列
式操作により、または所期の最終製品の目的に合
わせて任意に操作される２つ以上の被覆ユニツト
で達成されるフアイバー予備被覆処理と併用する
ことも可能である。例えば、中心フアイバーを補
強用フアイバーで包む場合、中心フアイバーを、
樹脂が接着または結合しない可剥離剤で被覆する
ことにより、実質的には樹脂と中心フアイバーと
の接着結合を破壊することなく中心フアイバーか
ら剥ぐことのできるフアイバー補強樹脂ケーシン
グで囲まれたフアイバーを得ることができる。

本発明を実施することにより、エネルギー消費
を著しく節減しながら、しかも従来よりも正確
に、最終製品の形状及び品質を制御することがで
きる。さらに、成形装置を通してフアイバーを切
断のおそれなく引抜くことができ、最大限に圧縮
することができる。

以下は本発明による製造方法の実施例であり、
本発明がこの実施例に制約されるものではない。

実施例 100重量部のエポキシ・レジン826（Epoxy
Resin826）、32重量部のトノツクス・ハードナー
（Tonox Hardener）「ノーガセツト・ケミカ
ル・カンパニー（Naugasett Chemical
Company）」、及び４重量部のD.M.P.No.30アクセ
レレータ（D.M.P No.30Accelerator）「ローム・
アンド・ハース・ケミカル・カンパニー（Rohm
and Haas Chemical Company）」から成る熱硬
化エポキシ樹脂組成物の溶融浴を21℃乃至24℃の
温度に維持した。インターナシヨナル・テレフオ
ン・アンド・テレグラフ・カンパニー
（International Telephone and Telegraph
Campany）製のSCVD型屈折率分布オプテイカ
ルフアイバーを補強するため、高品質グラス・フ
イラメント「オーエンス・コーニングＳ−901
（Owens Corning Ｓ−901）」の28本の端部を互
いに間隔を保つたまま毎分3.5乃至4.3ｍの速度で
樹脂浴を通して引抜き、樹脂浴を出たところで１
つに束ね、孔を通過させることにより過剰樹脂を
除去した。次いてフアイバーを孔を有するスペー
シング・ダイスにより、隣接ストランド間隔が
0.0635cmとなるように分離させ、このように分離
された平行なストランドを、172℃に維持された
長さ2.5ｍの予熱ゾーンに送入し、該予熱ゾーン
の内側面と間隔を保ちながら該予熱ゾーンを通過
させた。

予熱ゾーンの外端に於いて、補強樹脂被覆され
ているグラスフアイバー群の中心にオプテイカル
フアイバーを導入し、１つに集束した状態で５つ
の直列に配置したサイジング・ダイス、及び硬化
室として作用する最終室を含む加熱室に、集束フ
アイバーが室の内側面と間隔を保つようにして通
して引抜いた。各加熱室はその長さが81cm、180
℃の温度に維持した。硬化室を出て直径1.016mm
（40ミル）となつたフアイバーを毎分5.3乃至4.3
ｍの速度で、232℃に維持した直径0.075cmの鋼球
を収納した長さ2.5ｍ、幅2.5cm、深さ2.5cmの槽に
通して引抜いた。樹脂の硬化はほぼ完全であると
判定された。以上のプロセスの終りに、硬化した
仕上がりの補強オプテイカルフアイバーを、速度
制御されたプルー・スルー式駆動モータで駆動さ
れる直径約1.4ｍの巻取リールに巻取つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法を実施する際に使用
する装置及び工程の各段階を略示する説明図であ
り、第２図は本発明による製造方法の各段階に於
けるコーテイング樹脂の相対粘性を示すグラフで
あり、第３図は第１成形ダイスまでのフアイバー
処理の基準点“Ａ−Ａ”に先立つて行われる好ま
しい段階を示す説明図である。 １０……スプール、１１……櫛板、１２……巻
取リール、１４，１５，１６，１８……ローラ、
１７，１９……オリフイス、２０……樹脂浴、２
１……スペーサ・ダイス、２２……予熱室（第１
輻射加熱室）、２４，２８……成形ダイス、２５
……格子、２６……第２輻射加熱ゾーン、２７…
…リール、２９……噴射口、３０……硬化ゾー
ン、３２……粒子塊による加熱ゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の連続フアイバーを熱硬化樹脂の硬化開
   始温度以下の温度の液状熱硬化樹脂組成物で被覆
   し、所望の構造形状に形成し、上記熱硬化樹脂の
   硬化が始まる高温に維持された少なくとも１つの
   硬化ゾーンに通し、硬ゲル化面が形成されるまで
   硬化を進行させるフアイバー補強樹脂構造体の製
   造方法に於いて、硬ゲル化面を有するフアイバー
   補強樹脂構造体を、フアイバー補強樹脂構造体の
   樹脂をほぼ完全に硬化させるのに充分な時間に亘
   り、約95℃から樹脂の熱劣化温度までの温度に維
   持された粒子塊と直接接触させる段階を含むこと
   を特徴とするフアイバー補強樹脂構造体の製造方
   法。 ２ 熱伝達ゾーンを約150℃乃至275℃の温度に維
   持することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の製造方法。 ３ 粒子として直径約0.08cmまたはそれ以下の鋼
   球を使用することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の製造方法。 ４ フアイバー補強樹脂構造体の製造方法であつ
   て、引張力を加えながら、 (a) 複数の連続フアイバーを熱硬化樹脂の硬化開
   始温度以下の温度の熱硬化樹脂組成物で被覆す
   る段階と、 (b) 樹脂被覆されたフアイバーを、それぞれが少
   なくとも１つの加熱された内側面を有し且つ相
   互に間隔を保つと共に、輻射加熱ゾーン間に介
   在された、各輻射加熱ゾーンの長さに対して比
   較的短い少なくとも１つの冷間成形ダイスとも
   間隔を保つように直列に配列された複数の細長
   い輻射加熱ゾーンに、加熱ゾーン内側面と間隔
   を保ちながら通すことにより、被覆樹脂を上記
   輻射加熱ゾーンに於ける輻射及び対流により、
   樹脂の粘性を輻射加熱ゾーンへの導入時粘性よ
   りも低下させ、樹脂の部分硬化を開始させるの
   に充分な温度まで昇温させる段階と、 (c) 樹脂及びフアイバーを引張り、各輻射加熱ゾ
   ーン間に介在させた、樹脂の硬化開始温度より
   もはるかに低い温度の各冷間成形ダイスの孔を
   通過させる段階と、 (d) 樹脂がゲル点に達している樹脂被覆されたフ
   アイバーを引張り、最終輻射加熱ゾーンに続く
   少なくとも１つの、樹脂の硬化開始温度よりも
   はるかに低い温度の冷間成形ダイスの孔を通過
   させる段階と、 (e) 最終冷間成形ダイスから出た樹脂被覆された
   フアイバーを、その内側加熱面が該樹脂被覆さ
   れたフアイバーと間隔を保つ少なくとも１つの
   硬化ゾーンに送り、樹脂が硬ゲル化面を得るの
   に充分な時間に亘つてこの硬化ゾーンを通過さ
   せる段階と、 (f) 硬ゲル化面を有する樹脂被覆されたフアイバ
   ーを、フアイバー補強樹脂構造体の樹脂をほぼ
   完全に硬化させるのに充分な時間に亘り、約95
   ℃から樹脂の熱劣化温度までの温度に維持され
   た粒子塊と直接接触させる段階と、 から成ることを特徴とするフアイバー補強樹脂構
   造体の製造方法。 ５ 熱伝達ゾーンを約150℃乃至275℃の温度に維
   持することを特徴とする特許請求の範囲第４項に
   記載の製造方法。 ６ 粒子として直径が約0.08cmまたはそれ以下の
   鋼球を使用することを特徴とする特許請求の範囲
   第４項に記載の製造方法。 ７ フアイバー補強樹脂構造体の製造方法であつ
   て、引張力を加えながら、 (a) 互いに間隔を保つ複数の連続フアイバーを、
   熱硬化樹脂の硬化開始温度よりも低い温度の液
   状熱硬化樹脂組成物で被覆する段階と、 (b) 被覆されたフアイバーを共通点に収束させる
   ことにより、フアイバーを互いに隣接させると
   同時に液状熱硬化樹脂の過剰分をフアイバーか
   ら除去する段階と、 (c) 上記共通点から樹脂被覆されたフアイバーを
   拡げることにより個々の樹脂被覆されたフアイ
   バーを互いに分離させる段階と、 (d) 互いに間隔を保つ樹脂被覆されたフアイバー
   を、該フアイバーと間隔を保つ少なくとも１つ
   の加熱された内側面を有する少なくとも１つの
   細長い輻射予熱ゾーンに通すことにより、上記
   予熱ゾーンがその輻射及び対流効果で被覆樹脂
   を、該樹脂の粘性を輻射予熱ゾーンへの導入時
   粘性よりも低下させ、樹脂の硬化を開始させる
   のに充分な温度まで昇温させる段階と、 (e) 予熱処理後の樹脂被覆されたフアイバーを収
   束させて、上記輻射予熱ゾーンと次の輻射加熱
   ゾーンの間に介在させた、樹脂の硬化開始温度
   よりもはるかに低い温度の少なくとも１つの第
   １冷間成形ダイスに通す段階と、 (f) 第１冷間成形ダイスを出た樹脂被覆されたフ
   アイバーを、それぞれが少なくとも１つの加熱
   された内側面を有し且つ相互に間隔を保つと共
   に、輻射加熱ゾーン間に介在された、各輻射加
   熱ゾーンの長さに対して比較的短い、構造成形
   孔を有する少なくとも１つの冷間成形ダイス
   に、各加熱ゾーンの内側面と間隔を保ちながら
   通すことにより、上記輻射加熱ゾーンの輻射及
   び対流効果で被覆樹脂を輻射予熱ゾーンの温度
   よりも高く、樹脂の粘性を輻射加熱ゾーンへの
   導入時粘性よりも低下させ且つ樹脂のそれ以上
   の硬化を開始させるのに充分な温度に昇温させ
   る段階と、 (g) 樹脂及びフアイバーを引張り、各輻射加熱ゾ
   ーン間に介在させた、樹脂の硬化開始温度より
   もはるかに低い温度の各冷間成形ダイスの孔を
   通過させる段階と、 (h) 樹脂がゲル点に達している樹脂被覆されたフ
   アイバーを引張り、最終輻射加熱ゾーンに続く
   少なくとも１つの、樹脂の硬化開始温度よりも
   はるかに低い温度の冷間成形ダイスを通過させ
   る段階と、 (i) 最終ダイスを出た樹脂被覆されたフアイバー
   を、その内側加熱面が該樹脂被覆されたフアイ
   バーと間隔を保つ少なくとも１つの硬化ゾーン
   に送り、樹脂が硬ゲル化面を得るのに充分な時
   間に亘つてこの硬化ゾーンを通過させる段階
   と、 (j) 硬ゲル化面を有する樹脂被覆されたフアイバ
   ーを、酸素が殆ど存在しない状態に於いて、フ
   アイバー補強樹脂構造体をほぼ完全に硬化させ
   るのに充分な時間に亘り、約95℃から樹脂の熱
   劣化温度までの温度に維持された粒子塊と直接
   接触させる段階と、 から成ることを特徴とするフアイバー補強樹脂構
   造体の製造方法。 ８ 熱伝達ゾーンを約150℃乃至275℃の温度に維
   持することを特徴とする特許請求の範囲第７項に
   記載の製造方法。 ９ 粒子として直径が約0.08cmまたはそれ以下の
   鋼球を使用することを特徴とする特許請求の範囲
   第７項に記載の製造方法。