JP2000296519A - 長繊維束への硬化性樹脂含浸方法及びその含浸装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬化性樹脂液を含浸させる際の樹脂液の飛
散を軽減し又は防止することにより、清掃頻度の低減化
や装置構造の簡易化を図ることが可能な、長繊維束への
樹脂含浸方法及びその含浸装置を提供する。 【解決手段】 上部水平盤１の硬化性樹脂液圧入室１２
に例えば発泡ウレタン樹脂等の樹脂液を圧入する工程
と、当該圧入室１２から上部水平盤下面に達する多数の
吐出孔１３より、長繊維束の進行方向と直行する方向を
遮断する様に上部水平盤１と下部水平盤２が互いに装着
されて形成された長繊維束の通過空間４を通過しつつあ
る長繊維束３に硬化性樹脂液を吐出する工程と、前記吐
出された硬化性樹脂液を、長繊維束の通過空間４から下
部水平盤の下面に達する多数の樹脂液吸引孔２３を介し
て吸引する工程とを備えた長繊維束への硬化性樹脂含浸
方法、及びこの方法を適用し得る長繊維束への硬化性樹
脂含浸装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繊維強化発泡樹脂成
形体、特にガラス繊維強化発泡ウレタン樹脂成形体の製
造に適用して好適な長繊維束への硬化性樹脂含浸方法及
びその含浸装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化発泡樹脂成形体、特にガラス繊
維強化発泡ウレタン樹脂成形体は、低吸水性、軽量性、
均質性、優れた機械的強度及び低温衝撃強度、優れた耐
食性及び耐久性を備え、更には二次加工が容易、衛生的
で防腐処理が不要等の利点を有し、軌道の枕木や水処理
用構造材等、天然木材に代わり多方面で使用されてい
る。

【０００３】発泡ウレタン樹脂は、通常、（Ａ）ポリイ
ソシアネ−トと（Ｂ）多価アルコ−ルとが少量の水の存
在下で縮合反応により生成され、（Ａ）及び少量の水を
含んだ（Ｂ）の二液を混合した後、クリ−ムタイム、タ
ックフリ−タイム、ライズタイム及びセットタイムを経
て反応が終結される。

【０００４】ここに、上記クリ−ムタイムとは、二液混
合液が発泡を開始し白濁状態のクリ−ム状液体になり、
樹脂液が目に見える程度に膨張を開始する直前までの時
間である。

【０００５】上記タックフリ−タイムとは、二液混合液
の表面粘着性が小さくなる（人の手に粘着しない程度）
までの時間であり、ライズタイムとは、クリ−ム状液体
が膨張し始めてから、その膨張が最大値に達するまでの
時間であり、セットタイムとは、ライズタイムが終了し
多孔質成形体として表面硬化が完了するまでの時間であ
る。

【０００６】従来、繊維強化発泡ウレタン樹脂成形体の
製造方法として、図３に示すようにガラスロ−ビング等
の長繊維束３’を平行に揃えて進行させ、その進行しつ
つある長繊維束に二液混合液をノズルｎによって振り掛
け、この硬化性樹脂液を振り掛けた長繊維束を含浸台５
１上において巾方向に往復移動する含浸板６１で押さえ
て振り掛け樹脂液を繊維間に揉み込んで含浸させてい
た。その後、この硬化性樹脂液を含浸させた長繊維束を
例えば図４に示すような四本のエンドベルトで組み立て
た筒型の成形用通路Ｂに通してその含浸樹脂液を発泡硬
化させつつ引取機Ｃで引き取ることが知られていた（例
えば、特開平６−１９８７５８号公報参照）。

【０００７】かかる繊維強化発泡ウレタン樹脂成形体の
工業的製造方法においては、硬化性樹脂液を含浸した長
繊維束をクリ−ムタイム以前に成形用通路内に進入させ
ることが好ましく、また、長繊維束の進行速度をかなり
高速にする必要があり、これに伴い含浸板の往復速度や
樹脂液の振り掛け流量を大きくすることが必要であっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の揉み込み方式の含浸装置では、樹脂液の振り掛
け流量を大きくすると樹脂液の飛散が避けられず、この
飛散樹脂液が周囲に付着しこれが発泡硬化するので、そ
の清掃作業が厄介であった。また、この清掃作業に付帯
して付属設備が必要となり、更に、含浸板での余分の樹
脂液の付着・発泡硬化も避けられず、かなり高頻度での
定期的な清掃が必要となり、含浸板の往復動機構が複雑
であるために、その定期的清掃時での含浸板往復動機構
の分解・再組立てにも工数を要するものであった。

【０００９】本発明の目的は、進行しつつある長繊維束
に硬化性樹脂液を含浸させる上記従来の技術の問題点に
鑑みて、硬化性樹脂液を含浸させる際の樹脂液の飛散を
軽減し又は防止することにより、清掃頻度の低減化や装
置構造の簡易化を図ることが可能な、長繊維束への樹脂
含浸方法及びその含浸装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、上部水平盤の硬化性樹脂液
圧入室に硬化性樹脂液を圧入する工程と、硬化性樹脂液
圧入室から上部水平盤下面に達する多数の硬化性樹脂液
吐出孔より、長繊維束の進行方向と直行する方向を遮断
する様に上部水平盤及び下部水平盤が互いに装着されて
形成された長繊維束の通過空間、を通過しつつある長繊
維束に硬化性樹脂液を吐出する工程と、前記吐出された
硬化性樹脂液を、長繊維束の通過空間から下部水平盤の
下面に達する多数の硬化性樹脂液吸引孔を介して吸引す
る工程とを備えた長繊維束への硬化性樹脂含浸方法を提
供する。

【００１１】また、請求項２記載の発明は、上部水平盤
と下部水平盤とから長繊維束の通過空間が形成され、上
部水平盤に設けられた硬化性樹脂液圧入室から上部水平
盤下面に達する多数の硬化性樹脂液吐出孔が穿設され、
前記通過空間から下部水平盤の下面に達する多数の硬化
性樹脂液吸引孔が穿設された硬化性樹脂含浸装置であっ
て、下部水平盤及び上部水平盤の少なくとも一方に相対
向する側壁が立設もしくは垂下され、下部水平盤及び上
部水平盤は、前記通過空間の長繊維束の進行方向と直行
する方向を遮断する様に、互いに装着されて前記通過空
間を形成している長繊維束への硬化性樹脂含浸装置を提
供する。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、上部水平盤
と下部水平盤とから長繊維束の通過空間が形成され、上
部水平盤の上端面から上部水平盤の下端面に達する複数
の硬化性樹脂液吐出スリットが穿設され、前記通過空間
から下部水平盤の下面に達する多数の硬化性樹脂液吸引
孔が穿設された樹脂含浸装置であって、下部水平盤及び
上部水平盤の少なくとも一方に相対向する側壁が立設も
しくは垂下され、下部水平盤及び上部水平盤は、前記通
過空間の長繊維束の進行方向と直行する方向を遮断する
様に、互いに装着されて前記通過空間を形成しているこ
とを特徴とする長繊維束への硬化性樹脂含浸装置を提供
する。また、請求項４記載の発明は、硬化性樹脂が発泡
ウレタン樹脂である請求項２または３記載の長繊維束へ
の硬化性樹脂含浸装置を提供する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（ａ）は請求項１
記載の発明に係る含浸方法の実施に用いて好適な、請求
項２の発明に係る含浸装置の一例を示す斜視図、（ｂ）
は図１（ａ）における要部の縦断面図である。図１にお
いて、１は上部水平盤、２は下部水平盤、３は長繊維
束、４は長繊維束の通過空間であり、上部水平盤１には
硬化性樹脂液圧入口１１と硬化性樹脂液圧入室１２が設
けられている。１３，１３・・は硬化性樹脂液圧入室１
１の底面から上部水平盤１の下面にかけて穿設された多
数の硬化性樹脂液吐出孔であり、上部水平盤１の下面に
対し一様な分布で設けられている。この吐出孔１３の孔
径は約φ１ｍｍ、ピッチは１０〜３０ｍｍとされ、前後
の横列吐出孔間で半ピッチずらすことが好ましい。

【００１４】３は平行に揃えた進行中の長繊維束であ
り、繊維としてはモノフィラメントの他、短繊維を絡ま
せて糸条としたもの等を用いることができる。繊維の種
類としては、ガラス繊維の他、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリオレフィンを例示できる。２は、水平板２１と
その巾両端部に立設された相対向する側壁２２，２２と
からなる下部水平盤であり、上部水平盤１は下部水平盤
２の前記側壁２２に取り付けられて、長繊維束３の通過
空間４を形成している。即ち、上部水平盤１と下部水平
盤２は、前記通過空間４の矢印で示す長繊維束の進行方
向と、直行する方向を遮断する様に、互いに装着されて
いる。２３，２３・・は、前記長繊維束の通過空間４か
ら水平板２１の下面に達する多数の一様に分布する硬化
性樹脂液吸引孔である。

【００１５】本実施の形態においては、下部水平盤２に
側壁２２を設けたが、上部水平盤１と下部水平盤２とを
装着した際に、長繊維束の進行方向と、直行する方向を
遮断することが出来れば、その代わりに、或いはそれと
共に、上部水平盤１に両端部から垂下した側壁を設けて
もよい。この様な構成とすることにより、上部水平盤１
と下部水平盤２とを装着した際に、長繊維束の進行方向
の他には、硬化性樹脂液が周囲に飛散することを防止し
得るからである。

【００１６】尚、５，６は（Ａ）（Ｂ）二液の各液タン
クであり、（Ａ）液には、二価のイソシアネ−ト化合物
を、（Ｂ）液には末端が水酸基のポリエステルやポリエ
−テルを使用でき、これらは、発泡ウレタン樹脂の原料
を構成する。また、Ｍは二液混合用ミキサー、８，９は
高圧ポンプ、１０は吸引ダクト、１４は吸引ポンプであ
る。次に、本発明に係る長繊維束への硬化性樹脂含浸方
法の実施の形態について、適用して好ましい含浸装置の
実施の形態とともに、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１において、水平に揃えた長繊維束３
を、上部水平盤１と下部水平盤２とから形成された通過
空間４に連続的に進行させながら、高圧ポンプ８，９に
よって二液硬化性樹脂の原料タンク (Ａ) ５,(Ｂ) ６よ
り二液混合用ミキサーＭに原料Ａ，Ｂを送り込み、ミキ
サー内で原料 (Ａ),（Ｂ）を混合した後に、上部水平盤
１の上方に設けた硬化性樹脂液注入口１１から上部水平
盤１に設けられた硬化性樹脂液圧入室１２に圧入し、こ
の圧入樹脂液を上部水平盤１の多数の吐出孔１３，１３
…より高速・高圧で噴出し、進行しつつある長繊維束３
の繊維間の隙間に浸透させる。

【００１８】また、それと同時に吸引ポンプ１４を稼働
させることにより水平板２１の吸引孔２３に負圧を発生
させて、その作用により長繊維束３への二液硬化性樹脂
の浸透をより確実なものとする。と共に、不要となった
硬化性樹脂液を吸引ダクトを介して系外へ排出すること
により、上部水平盤１と下部水平盤２が上記通過空間４
の長繊維束の進行方向と直行する方向を遮断する様に、
互いに装着されて上記通過空間を形成していることと相
俟って、硬化性樹脂液の周囲への飛散を効果的に防止す
るのである。

【００１９】かくして長繊維束３へ硬化性樹脂液を含浸
させた後は、従来公知の適宜の方法・装置で樹脂液含浸
長繊維束を成形して所望の成形品を得ることができる。
長繊維で強化された樹脂成形品を製造してもよく、或い
は、長繊維で強化された、樹脂発泡成形品を製造しても
よい。

【００２０】次に、硬化性樹脂含浸装置の他の形態につ
いて説明する。図２の（ａ）は、請求項２記載の樹脂含
浸装置と同様に硬化性樹脂液を含浸させる際の樹脂液の
飛散を軽減し又は防止し得る樹脂含浸装置の一例を示す
斜視図、（ｂ）は図２（ａ）における要部の縦断面図で
ある。図２において、７は上部水平盤、２は下部水平
盤、４は、上部水平盤７と下部水平盤２とから形成され
た長繊維束３が通過する通過空間であり、上部水平盤７
は、中実となされ、その上端には硬化性樹脂液圧入口７
１が長繊維束３の進行方向に間隔を隔てて複数個、例え
ば３個設けられている。

【００２１】７３は、各硬化性樹脂液圧入口７１の真下
の上部水平盤７の上端面から末広がりに上部水平盤の下
端面に達する複数の硬化性樹脂液吐出スリット（図２の
（ａ）及び（ｂ）参照）であり、懸かる複数の硬化性樹
脂液圧入口７１や硬化性樹脂液吐出スリット７３が上部
水平盤７に設けられている点で、図２に示す含浸装置装
置は、図１に示す含浸装置装置と異なるが、他は同様で
あるので、詳しい説明は省略し、図１と同じ部分は原則
として図２において同じ符号を付与するものとする。

【００２２】上部水平盤７と下部水平盤２は、前記通過
空間４の矢印で示す長繊維束の進行方向と、直行する方
向を遮断する様に、互いに装着されていて、水平板２１
には、下面に達する多数の一様に分布する硬化性樹脂液
吸引孔２３が穿設されている。上部水平盤７には硬化性
樹脂液圧入口７１が複数個設けられていると共に、当該
圧入口７１の各々に直結した末広がりの硬化性樹脂液吐
出スリット７３が設けられているので、図１に示す含浸
装置装置に比して、より均一・確実に原料（Ａ）（Ｂ）
の各々の樹脂の供給・含浸が行われることになる。

【００２３】請求項４記載の如く、硬化性樹脂が発泡ウ
レタン樹脂である場合は、低吸水性、軽量性、均質性、
優れた機械的強度及び低温衝撃強度、優れた耐食性及び
耐久性、更には二次加工が容易、衛生的で防腐処理が不
要等の利点を有し、軌道の枕木や水処理用構造材等、天
然木材に代わり多方面で使用され得る長繊維強化発泡成
形品が得られる。

【００２４】例えば、図４において、Ｂは四本のエンド
レスベルトから組み立てられた四角筒の成形用通路、Ｃ
は引取機であり、上記の各エンドレスベルトには、ベル
トを矢印方向に走行させるためのロ−ル群と、四角筒部
のエンドレスベルト部分を後述する含浸樹脂の発泡膨張
圧力に対して押さえるロ−ル群が設けられるが、これら
ロ−ル群の図示は省略してある。

【００２５】図１又は図２に示す装置によって樹脂液を
含浸した長繊維束３を成形用通路Ｂに通し、この成形用
通路で含浸樹脂液を発泡硬化させ、成形用通路の出口に
至る迄に硬化を終了させ、引取機Ｃで繊維強化発泡樹脂
成形体を引き取っていく。所定密度の繊維強化発泡樹脂
成形体を得るには、含浸樹脂の発泡硬化を上記成形用通
路Ｃ内で開始させ、終結させることが好ましく（成形用
通路に入る以前に発泡が開始されると、発泡気泡径が大
きくなり、密度低下が生じる）、従って、樹脂液含浸長
繊維束を成形用通路内にクリ−ムタイム以前に進入させ
ることが好ましい。本発明に係る含浸装置によれば、一
様な含浸のもとで長繊維束の進行速度を高速化できるか
ら、樹脂液含浸長繊維束を成形用通路内にクリ−ムタイ
ム以前に進入させることができ、所望密度の繊維強化発
泡樹脂成形体を得ることができる。

【００２６】

【実施例】（実施例１）長繊維束３にはガラスロービン
グ９３本を用い、上部水平盤１と下部水平盤２により幅
２００ｍｍ、高さｈが７ｍｍ、長さＬが２００ｍｍ（図
１の（ａ）参照）の通過空間４を形成し、その空間内に
長繊維束３を供給し、１．５ｍ／分の速度で一方向（図
１の矢印方向）に進行させた。

【００２７】と共に、発泡ウレタン樹脂形成のための、
イソシアネートを入れた原料タンク（Ａ）５とポリオー
ルを入れた原料タンク（Ｂ）６より高圧ポンプ８，９お
よびミキサーＭを介して流量１．３５リットル／分、圧
力１２ｋｇ／ｃｍ² の二液混合された樹脂を樹脂液圧入
口１１より注入した。それと同時に吸引ポンプ１４を稼
働させて、φ１ｍｍ、ピッチ１５ｍｍで配置された樹脂
液吸引穴２３に−２５０mmＨg （ゲージ圧）の負圧を発
生させた。

【００２８】上部水平盤１に注入された二液硬化性樹脂
をφ１ｍｍ、ピッチ１５ｍｍで配置されている樹脂液吐
出穴１３より噴出させ長繊維束１３に浸透させたこと、
及びその際に周囲への樹脂飛散や吸引孔への著しい樹脂
付着も無く、硬化性樹脂が均一に含浸されたことを目視
にて確認した。

【００２９】（実施例２）実施例１と全く同様の条件下
で、通過空間４内に長繊維束３を供給して図２の矢印方
向に進行させ、発泡ウレタン樹脂形成のための、イソシ
アネートを入れた原料タンク（Ａ）５とポリオールを入
れた原料タンク（Ｂ）６より高圧ポンプ８，９およびミ
キサーＭを介して流量１．３５リットル／分、圧力５０
ｋｇ／ｃｍ ² の二液混合された樹脂を樹脂液圧入口７１
より注入した。それと同時に吸引ポンプ１４を稼働させ
て、φ１ｍｍ、ピッチ１５ｍｍで配置された樹脂液吸引
孔２３に−２５０mmＨg （ゲージ圧）の負圧を発生させ
た。

【００３０】上部水平盤７に注入された二液硬化性樹脂
を、隙間０．５ｍｍ、上端幅１１ｍｍ、下端幅１９０ｍ
ｍのスリットであって間隔５０ｍｍで長繊維束３の進行
方向に３列配置されている樹脂液吐出スリット７３より
噴出させ、長繊維束３に浸透させたこと、及びその際に
周囲への樹脂飛散や吸引穴への著しい樹脂付着も無く、
硬化性樹脂が均一に含浸されたことを目視にて確認し
た。また、樹脂液吐出スリット７３内において滞留樹脂
が硬化して樹脂液吐出スリット空間を閉塞することもな
かったので、長時間安定した樹脂の吐出が可能であるこ
とを確認できた。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る長繊維束への硬化性樹脂含
浸方法及びその含浸装置は上述の構成となされ、上部水
平盤と下部水平盤が長繊維束の通過空間における長繊維
束の進行方向と直行する方向を遮断する様に、互いに装
着されて前記通過空間を形成しているので，周囲への樹
脂液の飛散が殆どなく、従って、付着樹脂を除去する作
業（清掃作業）の頻度を低減できる。また、部材を往復
移動させるための機構が不要であり、装置の簡易化を図
ることができる。

【００３２】特に、硬化性樹脂含浸装置が、上部水平盤
の上端面から上部水平盤の下端面に渡って穿設された複
数の硬化性樹脂液吐出スリットを備えている場合は、複
数の硬化性樹脂液を用いる場合やそれら樹脂液の硬化性
が高い場合であっても、各々の樹脂が均一で、かつ、硬
化性樹脂液圧入室内で部分的に硬化したりスリット空間
内で硬化したりする不都合を生じることなく、長繊維束
への樹脂液の含浸が確実に行われる。

【００３３】更に、硬化性樹脂が発泡ウレタン樹脂であ
る場合は、本発明に係る長繊維束への硬化性樹脂含浸装
置によって含浸された長繊維束を成形することによっ
て、そ硬化性樹脂が均一に含浸されているので、低吸水
性、軽量性、均質性、優れた機械的強度及び低温衝撃強
度、優れた耐食性及び耐久性を備え、更には二次加工が
容易、衛生的で防腐処理が不要等の利点を有し、軌道の
枕木や水処理用構造材等、天然木材に代わり多方面で使
用され得る長繊維強化発泡成形品が得られる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（ａ）は請求項１記載の発明に係る含浸
方法の実施に用いて好適な、請求項２記載の発明に係る
含浸装置の一例を示す斜視図、（ｂ）は図１（ａ）にお
ける要部の模式的縦断面図である。

【図２】図２の（ａ）は請求項２記載の樹脂含浸装置と
同様に硬化性樹脂液を含浸させる際の樹脂液の飛散を軽
減し又は防止し得る、請求項３記載の発明に係る含浸装
置の一例を示す斜視図、（ｂ）は図２（ａ）における要
部の模式的縦断面図である。

【図３】従来の、繊維強化発泡樹脂成形体の製造におい
て用いられた樹脂含浸装置の一例を示す斜視図である。

【図４】繊維強化発泡樹脂成形体の製造において、一般
に用いられている発泡成形金型及び引取機からなる成形
装置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 上部水平盤 １１ 硬化性樹脂液圧入口 １２ 硬化性樹脂液圧入室 １３ 硬化性樹脂液吐出孔 ２ 下部水平盤 ２１ 水平板 ２２ 側壁 ２３ 硬化性樹脂液吸引孔 ３ 長繊維束 ４ 長繊維束の通過空間 ７ 上部水平盤 ７１ 硬化性樹脂液圧入口 ７３ 硬化性樹脂液吐出スリット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部水平盤の硬化性樹脂液圧入室に硬化
   性樹脂液を圧入する工程と、硬化性樹脂液圧入室から上
   部水平盤下面に達する多数の硬化性樹脂液吐出孔より、
   長繊維束の進行方向と直行する方向を遮断する様に上部
   水平盤及び下部水平盤が互いに装着されて形成された長
   繊維束の通過空間、を通過しつつある長繊維束に硬化性
   樹脂液を吐出する工程と、前記吐出された硬化性樹脂液
   を、長繊維束の通過空間から下部水平盤の下面に達する
   多数の硬化性樹脂液吸引孔を介して吸引する工程とを備
   えたことを特徴とする長繊維束への硬化性樹脂含浸方
   法。
2. 【請求項２】 上部水平盤と下部水平盤とから長繊維束
   の通過空間が形成され、上部水平盤に設けられた硬化性
   樹脂液圧入室から上部水平盤下面に達する多数の硬化性
   樹脂液吐出孔が穿設され、前記通過空間から下部水平盤
   の下面に達する多数の硬化性樹脂液吸引孔が穿設された
   樹脂含浸装置であって、下部水平盤及び上部水平盤の少
   なくとも一方に相対向する側壁が立設もしくは垂下さ
   れ、下部水平盤及び上部水平盤は、前記通過空間の長繊
   維束の進行方向と直行する方向を遮断する様に、互いに
   装着されて前記通過空間を形成していることを特徴とす
   る長繊維束への硬化性樹脂含浸装置。
3. 【請求項３】 上部水平盤と下部水平盤とから長繊維束
   の通過空間が形成され、上部水平盤の上端面から上部水
   平盤の下端面に達する複数の硬化性樹脂液吐出スリット
   が穿設され、前記通過空間から下部水平盤の下面に達す
   る多数の硬化性樹脂液吸引孔が穿設された樹脂含浸装置
   であって、下部水平盤及び上部水平盤の少なくとも一方
   に相対向する側壁が立設もしくは垂下され、下部水平盤
   及び上部水平盤は、前記通過空間の長繊維束の進行方向
   と直行する方向を遮断する様に、互いに装着されて前記
   通過空間を形成していることを特徴とする長繊維束への
   硬化性樹脂含浸装置。
4. 【請求項４】 硬化性樹脂が発泡ウレタン樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項２又は３記載の長繊維束への硬化
   性樹脂含浸装置。