JP2002307457A - 複合材料の連続製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯材の位置決めが高精度に行われ、目的とす
る厚みの長繊維補強樹脂発泡体層が芯材の周囲に高精度
に形成されている複合材料を連続的に製造する方法を得
る。 【解決手段】 長尺状の芯材と、長繊維束に発泡性熱可
塑性樹脂組成物が含浸されている第１，第２の含浸体と
を芯材の下面及び第２の側面が成形型の内面に接触する
ように、かつ第１，第２の含浸体８，９が第１，第２の
隙間２ａ，２ｂに位置するように第１の成形空間に導
き、第１，第２の含浸体を発泡・硬化させて中間体を
得、該中間体と、第３，第４の含浸体とを、中間体の上
面及び第１の側面が成形空間の内面に接触するように、
かつ該第３，第４の含浸体が第３，第４の隙間に位置す
るように導き、発泡・硬化させる、複合材料の連続製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺状の芯材の周
囲に長繊維補強樹脂発泡体層が形成されている複合材料
の連続製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、土木建築資材として木材やコンク
リートなどが広く用いられている。しかしながら、木材
は腐食または損傷しやすく、吸水により物性が低下する
ため、耐久性に難があった。他方、コンクリートは耐久
性及び強度において優れているものの、非常に重く、か
つ振動やひび割れを生じやすいという問題があった。

【０００３】上記のような問題を解決するために、連続
長繊維で補強された樹脂発泡体からなる合成木材が開発
されており、枕木、トラック荷台材あるいは土木建築資
材などに用いられている。

【０００４】他方、枕木などの強い曲げ荷重が加えられ
る用途では、曲げ荷重による応力は専ら表層部に加わ
り、中心部には曲げ荷重はあまり加わらない。ところ
が、上記合成木材では、表層部だけでなく中心部も、連
続長繊維と樹脂発泡体からなるため、コストが高くつく
という問題があった。

【０００５】このような問題を解決するものとして、特
開平５−１３８７９７号公報には、充填材を含有した熱
可塑性樹脂発泡体からなる芯材の対向しあう一対の面
に、長手方向に沿って延びる長繊維を有する長繊維強化
熱可塑性樹脂発泡体層を積層してなる複合材料が開示さ
れている。しかしながら、この先行技術に記載の複合材
料の製造はバッチ式で行われており、連続生産ではない
ため、生産性が低かった。

【０００６】他方、特公昭５９−４７９７７号公報に
は、長尺状の芯材の周囲に長繊維強化樹脂発泡体層が形
成された複合材料の連続製造方法が開示されている。す
なわち、金型内に長尺状の芯材を導き、さらに芯材の周
囲の空間に長繊維束に発泡性熱可塑性樹脂組成物が含浸
された含浸体を導き、該含浸体を発泡・硬化させて複合
材料を連続的に製造する方法が開示されている。

【０００７】しかしながら、上記含浸体の発泡・硬化前
に芯材の重量により、芯材が沈み、芯材の周囲に形成さ
れる繊維強化樹脂発泡体層の厚みが芯材の下側で薄くな
ったり、あるいは芯材の一対の側面の一方側において長
繊維強化樹脂発泡体層の厚みが薄くなったりしがちであ
った。また、長尺状の複合材料の連続製造に際し、上記
のような部分的な薄肉化が複合材料の長さ方向において
ランダムに生じ、そのため、芯材の周囲に設計通りに長
繊維補強樹脂発泡体層が形成された複合材料を得ること
は困難であった。

【０００８】他方、特開２０００−２９６５２７号公報
には、芯材層の上面及び一対の側面において、長繊維補
強樹脂発泡体層を成形して芯材層の位置を確定し、しか
る後芯材層の下面上に形成される長繊維補強樹脂発泡体
層を成形する方法が開示されている。しかしながら、芯
材層の上面及び下面だけでなく、対向しあう側面を含め
て、芯材層の横断面の全周にわたり長繊維補強樹脂発泡
体層を成形しようとすると、やはり芯材層の位置決めが
困難であった。すなわち、芯材層の位置ずれは、芯材
の上面、下面及び両側面に配置された発泡性樹脂層の発
泡のタイミングのずれによる発泡力のばらつき、芯材
挿入時の金型に対する芯材センタリング自体のずれ、
芯材の自重によるたわみなどが挙げられ、特開２０００
−２９６５２７号公報に記載の技術では、の芯材の自
重によるたわみは克服されるものの、上記及びの原
因を解決することはできない。すなわち、上下方向にお
いてのみ芯材の位置を確定することができ、芯材の金型
内における一対の側面を結ぶ方向における位置決めを高
精度に行い得なかった。

【０００９】また、樹脂組成物、充填材及び長繊維のよ
うな原材料の温度、天候もしくは季節による外気温や湿
度の変化、さらに、成形型における温度の変動やばらつ
きなどの成形環境の変化により、発泡性樹脂層の発泡タ
イミングを制御することは非常に困難である。従って、
この先行技術に記載の製造方法では、上面及び下面の発
泡性樹脂層の発泡のタイミングを厳密に制御することは
非常に困難である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した従来技術の欠点を解消し、長尺状の芯材の周囲を囲
むように上面、下面及び第１，第２の側面の外側に長繊
維補強樹脂発泡体層が形成されており、芯材層が横断面
において所定の位置に正確に配置されており、かつ芯材
層の各面の外側に目的とする厚みの長繊維補強樹脂発泡
体層を高精度に形成することができる複合材料の連続製
造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するためになされたものであり、熱硬化性樹脂組成物
からなり予め賦形された長尺状の芯材の周囲を囲むよう
に該芯材の上面、第１，第２の側面及び下面に長繊維補
強樹脂発泡体層が形成されている複合材料の連続製造方
法であって、前記芯材の上面及び第１の側面の外側に形
成されるべき前記長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに応じ
た第１，第２の隙間を有する成形空間を備えた第１の成
形型内に、前記芯材と、長繊維束に発泡性熱可塑性樹脂
組成物が含浸されている第１，第２の含浸体とを芯材の
下面と第２の側面とが成形型内の内面に接触するよう
に、かつ第１，第２の含浸体が前記第１，第２の隙間に
位置するように導き、前記第１，第２の含浸体を発泡・
硬化させ、長繊維補強樹脂発泡体層が芯材の上面及び第
１の側面上に形成されている中間体を得る工程と、該中
間体の下面及び前記第２の側面の外側に形成されるべき
長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに応じた第３，第４の隙
間を有する成形空間を備えた第２の成形型内に、前記中
間体と、長繊維束に発泡性熱可塑性樹脂組成物が含浸さ
れている第３，第４の含浸体とを、前記中間体の長繊維
補強樹脂発泡体層の形成されている面が成形空間の内面
に接触するように、かつ該第３，第４の含浸体が第３，
第４の隙間に位置するように導き、発泡・硬化させ、長
繊維補強樹脂発泡体層を芯材の下面及び第２の側面上に
形成する工程とを備えることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ、本発明
の具体的な実施例を説明することにより、本発明を明ら
かにする。

【００１３】（芯材）本発明において用いられる長尺状
の芯材は、熱硬化性樹脂組成物からなり、予め長尺状の
形状を有するように賦形されている。

【００１４】上記熱硬化性樹脂組成物に用いられる熱硬
化性樹脂としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、フェ
ノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはエポキシ樹
脂などが挙げられる。なかでも、充填材との結合性及び
機械的強度に優れているため、ポリウレタン系樹脂が好
ましく用いられる。

【００１５】上記熱可塑性樹脂組成物には、芯材の強度
を高めるために、充填材が含有され得る。上記充填材と
しては、無機質粉粒体、有機質粉粒体、汚泥乾燥粉粒
体、繊維強化樹脂粉粒体などが用いられる。これらの充
填材は１種のみが用いられてもよく、２種以上併用され
てもよい。

【００１６】上記無機質粉粒体としては、例えば、岩石
粉粒体、ガラス粉粒、珪酸カルシウム、セメントコンク
リート粉砕物、珪砂などの無定形の粒体；セリサイト、
ウォラスナイトなどの無機短繊維粉体；バーミキュライ
ト、パーライト、膨張頁岩、フライアッシュなどの中空
粉のような気泡を有する無機粉粒体；炭酸カルシウムも
しくはフライアッシュなどの粒径の比較的小さな無機粉
粒体などが挙げられる。

【００１７】上記有機質粉粒体としては、例えば、塩化
ビニル樹脂などの合成樹脂の成形品を粉砕したものなど
が挙げられる。上記汚泥乾燥粉粒体としては、汚泥処理
場から発生した乾燥固形分を粉砕したものなどが挙げら
れる。上記繊維強化樹脂粉粒体としては、ＦＲＰ粉砕物
や繊維強化硬質ポリウレタン発泡体粉砕物などが挙げら
れる。

【００１８】上記充填材を熱硬化性樹脂組成物に混合す
る方法は特に限定されない。例えば、熱硬化性樹脂とし
て可使時間が短いポリウレタン系樹脂を用いる場合に
は、ポリオールとイソシアネートとを公知のミキシング
ヘッドなどを用いて混合したウレタン原液と、充填材と
を混合する方法や、ウレタン原液と充填材とを高速で衝
突させて混合含浸する方法、充填材にウレタン原液を高
圧で噴霧または滴下含浸する方法などが挙げられる。

【００１９】また、熱硬化性樹脂として可使時間が比較
的長い不飽和ポリエステル樹脂などを用いる場合には、
通常のミキサーやニーダーなどバッチ式混練機を用いて
熱硬化性樹脂に充填材を混合する方法、押出械などの連
続的混練機などを用いる方法などが挙げられる。また、
上記ポリウレタン系樹脂の場合の混合方法を用いてもよ
い。

【００２０】上記熱硬化性樹脂組成物には、本発明の目
的を阻害しない範囲で、着色剤などの添加剤が添加され
ていてもよい。さらに、上記熱硬化性樹脂組成物には、
必要に応じて補強繊維などが混合されていてもよい。ま
た、上記熱硬化性樹脂組成物は、後述の長繊維束への含
浸に用いられる発泡性熱硬化性樹脂組成物と同一であっ
てもよい。

【００２１】上記熱硬化性樹脂組成物及び必要に応じて
充填剤を含む組成物が予め賦形されて芯材が構成され
る。賦形方法は特に限定されず、混合物をスラットコン
ベアベルトやエンドレスベルトにより硬化し、成形する
方法などを用いることができる。

【００２２】（含浸体）本発明において用いられる長繊
維は、短繊維を絡ませて糸状としたものでもよく、長繊
維は、連続した長い繊維であれば特に限定されない。ま
た、長繊維の材質についても特に限定されず、ガラス繊
維、天然繊維、炭素繊維、合成繊維などを用いることが
できる。なかでも、補強効果が高いため、ガラス繊維や
炭素繊維が好適に用いられる。合成繊維としては、例え
ば、ビニロン、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフ
ィンなどを用いることができ、レイヨンなどの半合成繊
維を用いてもよい。

【００２３】上記長繊維からなる長繊維束に含浸される
発泡性熱硬化性樹脂組成物に用いられる熱硬化性樹脂と
しては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン系
樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、尿素
樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。なかでも、耐久
性及び機械的強度に優れているので、ポリウレタン系樹
脂が好ましい。

【００２４】上記発泡性熱硬化性樹脂組成物に含まれる
発泡剤ととしては、特に限定されず、熱分解型発泡剤、
溶剤型発泡剤などを用いることができ、また、熱硬化性
樹脂としてポリウレタン系樹脂を用いる場合には、発泡
剤として水を用いてもよい。

【００２５】上記発泡性熱硬化性樹脂組成物には、必要
に応じて、触媒、整泡剤、着色剤、架橋剤、充填剤、紫
外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤などが添加されてもよ
い。上記長繊維束に含浸される発泡性熱硬化性樹脂組成
物の含浸量は特に限定されず、目的とする複合材料の強
度、目的とする製品における芯材層と長繊維補強樹脂発
泡体層との体積比率、発泡性熱可塑性樹脂組成物の発泡
力などにより適宜調整すればよい。

【００２６】上記長繊維束に発泡性熱硬化性樹脂組成物
を含浸させる方法としては、例えば、張力が加えられて
所定の間隔を隔てて略平行に引き揃えられて連続的に進
行する長繊維束の上部から、吐出機により吐出された発
泡性熱硬化性樹脂組成物を振りかけ、該樹脂組成物が付
着した長繊維束を含浸台と揉み板とを備えた含浸機へ進
行させ、揉み板を長繊維束の進行方向と直交する方向に
往復移動させる方法が好ましく用いられる。含浸方法と
しては、このほか、例えば、長繊維束に発泡性熱硬化性
樹脂組成物を高速注入し、圧入含浸する方法、超音波を
利用した方法、バキュームを利用した方法などが挙げら
れる。

【００２７】上記長繊維束に発泡性熱硬化性樹脂組成物
が含浸された含浸体を、成形型に導く方法については、
特に限定されない。例えば、塗装を構成する長繊維補強
樹脂発泡体層の比重分布精度を高めるために、予め含浸
体を所定位置に導入させるために、くし状ガイドなどに
より含浸体を分割配置する方法などを用いることができ
る。また、芯材層と長繊維補強樹脂発泡体層との界面に
おけるボイドの発生を防止するには、予め含浸体を芯材
層に一定の力で押さえ付けて成形型内に導入することが
好ましい。

【００２８】（成形型）本発明で用いられる第１，第２
の成形型としては、例えば、複数のエンドレスベルトま
たはスラットコンベアなどで形成された筒状の成形空間
を有する移動式成形型であってもよく、ＦＲＰの引き抜
き成形などで公知の固定式の筒状の成形空間を有する成
形型であってもよい。上記エンドレスベルトの材質につ
いては、特に限定されず、スチール、ゴムまたは樹脂な
どが挙げられる。発泡性熱硬化性樹脂組成物として、ポ
リウレタン系樹脂組成物を用いる場合には、成形型内面
への付着力を低減するために、エンドレスベルトまたは
スラットコンベアを用いた移動式成形型が好ましく用い
られる。移動式または固定式のいずれの成形型において
も、上記含浸体を導入し得る構造である必要がある。

【００２９】第１，第２の成形型の成形空間及び本発明
の製造方法の要旨を、図１〜図４を参照して説明する。
図１に横断面図で示す第１の成形型１は、紙面−紙背方
向に延びる成形空間２を有する。成形空間２を構成する
ために、上型部材３、一対の側面部材４，５及び下型部
材６が備えられている。上型部材３、第１，第２の側面
部材４，５及び下型部材６で囲まれて筒状の成形空間２
が構成されている。

【００３０】成形空間２は、芯材７を導いた際に、芯材
７の上面７ａの上方に第１の隙間２ａが、第１の側面７
ｂの外側に第２の隙間２ｂが形成されるように、成形空
間２が構成されている。第１，第２の隙間２ａ，２ｂ
は、それぞれ、芯材７の上面及び第１の側面の外側に形
成される長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに応じた厚みと
されている。なお、下型部材６の上面は平坦ではなく、
成形空間２に臨む吐出部６ａを有し、該吐出部６ａの上
面６ｂに芯材７の下面７ｃが接触されるように構成され
ている。吐出部６ａの幅方向寸法、すなわち第１，第２
の側面部材４，５を結ぶ方向の寸法は、芯材７の幅方向
寸法と同一とされている。従って、吐出部６ａと第１の
側面部材４との間に至るように、第２の隙間２ｂが芯材
７の下面７ｃよりも下方に至るように構成されている。
第１，第２の隙間２ａ，２ｂに、第１，第２の含浸体
８，９が導かれる。

【００３１】図１に示す状態において、芯材７の下面７
ｃは、下面部材６の上面に接触され、芯材７の第２の側
面７ｄは第２の側面部材５の内面に当接される。このよ
うにして、芯材７は成形空間２内でその下面７ｃ及び第
２の側面７ｄが成形空間２の内面接触するように位置決
めされ、所定の厚みの第１，第２の隙間２ａ，２ｂが確
実に形成される。

【００３２】次に、上記成形空間２内において、導かれ
ている含浸体８，９が発泡・硬化され、図２に示すよう
に、長繊維補強樹脂発泡体層１０が形成される。長繊維
補強樹脂発泡体層１０は、芯材７の上面７ａ及び第１の
側面７ｂの外側に、上記第１，第２の隙間に２ａ，２ｂ
に相当する厚みとなるように形成されている。

【００３３】上記のようにして、芯材７の上面及び第１
の側面の外側に長繊維補強樹脂発泡体層１０が形成され
た中間体１１が得られる。しかる後、上記中間体１１
が、図３に示す第２の成形型１２に導かれる。第２の成
形型１２は、成形空間１３を有する。成形空間１３は、
上面部材１４、第１，第２の側面部材１５，１６及び下
面部材１７により規定されている。ここでは、下面部材
１７は、その上面１７ａが平坦面とされている。そし
て、中間体１１は、上面部材１４の下面１４ａにその上
面が接触するように、かつ第１の側面部材１５の内面１
５ａにその一方側面が接触するように位置決めされる。
そのとき、中間体１１と、第２の側面部材１６の内面１
６ａとの間に、第４の隙間１３ｂが、また、中間体１１
の芯材７の下面７ｃと下面部材１７の上面１７ａとの間
に、所定の厚みの第３の隙間１３ａが形成されるよう
に、成形空間１３の寸法が定められている。

【００３４】上記第３，第４の隙間１３ａ，１３ｂは、
それぞれ、芯材７の下面７ｃ及び第２の側面７ｄの外側
に形成される長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに応じた寸
法とされている。

【００３５】なお、図１における第２の空間２ｂが、芯
材７の下面７ｃよりも下方に至るように形成されている
ため、長繊維補強樹脂発泡体層１０の下端は、芯材７の
下面７ｃよりも下方に延ばされている。この芯材７の下
面７ｃよりも下方に延ばされている長繊維補強樹脂発泡
体層部分の長さは、後述の第３の隙間１３ａの厚みと等
しくされている。言い換えれば、上記長繊維補強樹脂発
泡体層１０の下方延長部分Ａの長さ寸法は、上記第３の
隙間１３ａの厚みと等しくなるように定められている。

【００３６】次に、第３，第４の隙間１３ａ，１３ｂに
第３，第４の含浸体１８，１９を導き、発泡し、硬化さ
せる。このようにして長繊維補強樹脂発泡体層２１が芯
材７の下面及び第２の側面上に形成され、図４に示すよ
うに、複合材料２０が得られる。複合材料２０では、芯
材７の横断面において、芯材７の周囲を囲むように、長
繊維補強樹脂発泡体層１０，２１が形成されている。

【００３７】上記のように、第１の成形型１内におい
て、芯材７が、下面部材６の上面及び第２の側面部材５
の内面に当接するように容易に位置決めされて、中間体
１１が得られ、かつ中間体１１は第２の成形型１２内に
おいて、下面部材１７の上面１７ａ及び第１の側面部材
１５の内面１５ａに接触するように位置決めされ、残り
の長繊維補強樹脂発泡体層２１の成形が行われる。

【００３８】従って、芯材７を、第１，第２の成形型内
において高精度に位置決めすることができるので、芯材
７の周囲に、目的とする厚みの長繊維補強樹脂発泡体層
を高精度に形成することができる。

【００３９】前述した特開２０００−２９６５２７号公
報に記載の方法では、芯材の上面及び対向し合う側面の
外側に長繊維補強樹脂発泡体層を形成した後、下面に長
繊維補強樹脂発泡体層を形成していたため、対向し合う
側面を結ぶ方向において芯材を中心に高精度に位置決め
することができなかった。従って、芯材の第１，第２の
側面上の長繊維補強樹脂発泡体層の厚みがばらつきがち
であった。

【００４０】これに対して、本発明の方法では、上記の
ように第１の成形型及び第２の成形型において、芯材７
の位置を、第１，第２の成形型の内面に接触させて高精
度に位置決めした状態で、長繊維補強樹脂発泡体層１
０，２１が形成されるので、第１，第２の側面を結ぶ方
向における芯材の位置が高精度に決定され、従って、第
１，第２の長繊維補強樹脂発泡体層の厚みを設計通りの
厚みに形成することが容易となる。すなわち、第１，第
２の側面上の長繊維補強樹脂発泡体層の厚みを容易に等
しくすることができる。加えて、図１〜図４に示した例
では、芯材の上面及び第１の側面の外側に長繊維補強樹
脂発泡体層を形成し、この際に、第１の側面上の長繊維
補強樹脂発泡体層を芯材の下面を超えて芯材の下面上に
形成される長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに応じた距離
だけ延長するように形成しているため、成形型内におい
て芯材の下面側に長繊維補強樹脂発泡体層を形成する場
合、下面側の長繊維補強樹脂発泡体層の厚みを高精度に
制御することができる。

【００４１】なお、本発明において用いられる第１，第
２の成形型の具体的な構造については、上記含浸体を導
き得る限り特に限定されない。また、第１の成形型及び
第２の成形型は一体的に構成されていてもよい。例え
ば、第１の成形型及び第２の成形型の成形空間の上面、
下面及び第１，第２の側面を構成するために、成形空間
の上面、下面及び対向し合う一対の側面に、芯材の長手
方向に搬送されるエンドレスベルトをそれぞれ配置して
第１，第２の成形型の成形空間を構成してもよい。この
場合には、成形空間の上面及び第１の側面を構成するエ
ンドレスベルトについては、第１の成形型及び第２の成
形型の成形空間において共通とされ、すなわち長いエン
ドレスベルトを用い、成形空間の下面及び第２の側面を
規定するためのエンドレスベルトは、第１の成形型の成
形空間を規定するための前段エンドレスベルト及び第２
の成形型の成形空間を規定するための後段エンドレスベ
ルトを有する二段式構造とすればよい。そして、第２の
成形型の成形空間を規定するための中間体の下面及び第
２の側面側に配置される後段エンドレスベルトに沿っ
て、それぞれ第３，第４の含浸体が導かれるように構成
すればよく、従って、第３，第４の含浸体を後段エンド
レスベルトに沿って導き得るように、後段エンドレスベ
ルトの成形側の面を、前段エンドレスベルトに比べて成
形空間を下方及び第２の側面側に拡げるように配置すれ
ばよい。

【００４２】また、成形型が固定式金型である場合に
は、金型の長手方向すなわち芯材の搬送方向の略中央部
において、下面及び第２の側面に第３，第４の含浸体導
入口を設ければよい。この場合には、第３，第４の含浸
体導入口より前段が第１の成形型であり、第３，第４の
含浸体導入口以降が第２の成形型の成形空間となる。第
２の成形型の成形空間が、前述した第３，第４の隙間１
３ａ，１３ｂを有するように第１の成形型の成形空間よ
りも拡大された形状とされておればよい。

【００４３】成形型に導入された含浸体は、成形型を進
行するにつれて、発泡・硬化する。この発泡・硬化反応
を促進するために、成形型は温度調節可能とされている
ことが望ましい。温度調節機構は特に限定されない。例
えばエンドレスベルト方式の金型の場合には、所定の位
置に、ベルトに接する温度調節用セグメントを設け、該
セグメントを温度調節してベルトを介して内部に熱を加
える方法が好ましく用いられる。また、固定式成形型の
場合には、金型内に配管を設け、蒸気、油、水などの熱
媒体を金型内に循環させる方法や電熱ヒーターによる加
熱方法などを用いることができる。

【００４４】成形型内で発泡・硬化された複合材料は、
成形型から排出された領域で冷却されることが好まし
い。冷却方法は特に限定されず、冷却ロールを用いる方
法、あるいは複合材料表面に冷却水などを直接噴霧する
方法などが挙げられる。

【００４５】成形型から排出された複合材料は、成形型
の進行方向前方に備えられた引取機により引き取ること
が好ましい。引取機による引取力は、複合材料の形状及
び大きさなどにより適宜選択すればよい。同様に、引取
速度についても、複合材料の構成、上記熱硬化性樹脂組
成物の反応速度、成形型などにより適宜選択すればよ
い。次に、本発明の具体的な実施例を説明することによ
り、本発明をより明らかにする。

【００４６】（実施例）図５は、本実施例で用いられた
製造装置を示す概略構成図であり、図６は、本実施例で
得られた複合材料を説明する模式的斜視図であり、図７
はその横断面図である。

【００４７】図５に示すように、本実施例で用いられる
製造装置３１は、芯材供給装置３２、含浸体供給装置３
３、成形型３４、冷却機３５、引取機３６及び切断機３
７を備える。

【００４８】含浸体供給装置３３では、吐出機４１が、
タンク（図示せず）から供給された各成分を混合し、発
泡性熱硬化性樹脂組成物を吐出するように構成されてい
る。この場合、４箇所の整流板（図示せず）から引き揃
えられて張力をかけた状態で長繊維束４２が供給される
が、この長繊維束４２の進行方向に対して直交する方向
に吐出機４１が往復移動されつつ、上記発泡性熱硬化性
樹脂組成物が吐出され、含浸体４３が形成される。

【００４９】含浸体供給装置３３は、含浸材４４と揉み
板４５とを備える。揉み板４５を長繊維束４２の進行方
向に直交する方向に移動させることにより、含浸材４４
との間で発泡性熱硬化性樹脂組成物が振りかけられた長
繊維束４２が揉み込まれる。それによって、長繊維束４
２中に組成物が含浸され、含浸体４３が形成される。

【００５０】本製造装置３１では、１台のみが示されて
いるが、４台の含浸体供給装置３３が備えられており、
各含浸体供給装置３３で得られる第１〜第４の含浸体
が、成形型３４に導かれる。本実施例では、上記発泡性
熱硬化性樹脂組成物として芯材に用いたのと同じ組成物
を用いた。また、長繊維としては、繊維径が９μｍのＥ
ガラス製モノフィラメント２００本を１ストランドとし
たロービングを用いた。

【００５１】また、長繊維束と発泡性熱硬化性樹脂組成
物との重量比率は１：１とした。芯材供給装置３２は、
ホッパー５１、ミキシングヘッド５２及びケイシング５
３を有する。ホッパー５１及びミキシングヘッド５２
に、それぞれ、充填剤としての珪砂７号と、熱硬化性樹
脂組成物としてウレタン系樹脂組成物を供給した。充填
剤及びウレタン系樹脂組成物は、ケイシング５３で高速
遠心攪拌混合され、下方に吐出され、芯材構成材料がエ
ンドレスベルト５４上に供給される。

【００５２】上記充填剤とウレタン系樹脂組成物の混合
比は、重量比は８０：２０とした。なお、ウレタン系樹
脂組成物としては、プロピレンオキサイド付加ポリエー
テル（水酸基４１０、官能基４）１００重量部と、ジフ
ェニルメタンジイソシアネート１２０重量部と、整泡用
シリコンオイル１重量部と、ジブチル錫ラウレート０．
０５重量部とを混合した組成物（以下、組成物Ａとす
る）を用いた。

【００５３】次に、エンドレスベルト５４により、上記
芯材構成材料がスラットコンベア５５の下方に送られ
る。このスラットコンベア５５により芯材構成材料が上
方から圧密される。圧密完了後、スラットコンベア５５
内においてウレタン系樹脂の硬化反応が進行され、芯材
が成形される。スラットコンベア５５には、温度調節機
構が内蔵されており、ウレタン硬化反応を促進するよう
に、スラットコンベア表面が８０℃に設定されている。
また、桶状スラットコンベア５５は、芯材が吐出される
ゾーンでは、３０〜４０℃の温度となるように温度調節
されているが、上記成形ゾーンでは約８０℃となるよう
に加熱されている。

【００５４】上記のようにして得られた芯材５６は、成
形型３４に搬送されていく。成形型３４は、前述した第
１，第２の成形型部分を有する。成形型３４では、図１
に示した成形空間２が構成されるように、４枚のエンド
レスベルトが配置されている。図１では、上方に配置さ
れるエンドレスベルト６１と、下方に配置されるエンド
レスベルトのみが図示されている。

【００５５】なお、成形型３４に導入された部分では、
上記芯材５６は、上方のエンドレスベルト６１の下面
と、第１の側面側のエンドレスベルト（図示せず）の内
面に接するように投入される。また、前述した芯材成形
に際して用いられているエンドレスベルト５４は、成形
型３４の入口近傍まで延長されており、芯材５６の撓み
の防止及び成形型３４への導入時の位置調整が容易とさ
れている。

【００５６】成形型３４において、成形空間の下面を形
成するエンドレスベルトは、成形型の長手方向すなわち
搬送方向中央において分割された前段エンドレスベルト
６２及び後段エンドレスベルト６３の二段式エンドレス
ベルトにより構成されている。成形空間の第２の側面を
形成するエンドレスベルトも、同様に前段エンドレスベ
ルト及び後段エンドレスベルトを有する二段式エンドレ
スベルトにより構成されている。前段のエンドレスベル
トは、芯材に接する部分であり、温度調節装置を有しな
いが、芯材の上面及び第１の側面側に配置されているエ
ンドレスベルト６１と、上記二段式エンドレスベルトの
後段のエンドレスベルトには、発泡・硬化を行うための
温度調節用セグメントが各ベルトに接触して設けられて
いる。

【００５７】本実施例では、上記成形型３４全体の長さ
は１５ｍとされており、温度調節されているエンドレス
ベルトの最高温度は８０℃となるように温度調節を行っ
た。また、温度調節用セグメントの後方では、エンドレ
スベルトを冷却するように構成した。

【００５８】また、後段エンドレスベルトの幅方向位置
及び高さ方向位置は、前段エンドレスベルトよりも、そ
れぞれ、５ｍｍ及び２０ｍｍ外側に位置するように配置
し、それによって５ｍｍ及び２０ｍｍの厚みの第３，第
４の隙間を形成した。

【００５９】また、成形型３４の後段には、冷却機３５
及び引取機３６が配置されており、得られた複合材料が
冷却機３５で冷却水を直接噴霧されることにより冷却さ
れるように構成されている。引取機３６は、得られた複
合材料を引取速度０．５ｍ／分で引き取るように構成さ
れている。また、引取機３６の後段には、切断装置３７
が配置されており、それによって得られた複合材料が所
定長さに切断される。

【００６０】本実施例では、上記第１，第２の含浸体
を、図１〜図４に示したように成形型３４内に導き、発
泡・硬化させ、複合材料を得た。すなわち、成形型３４
の前段の第１の成形型部分において、第１，第２の含浸
体を導き、芯材の上面及び第１の側面の外側に長繊維補
強樹脂発泡体層を形成し、成形型３４の後段の第２の成
形型部分において、芯材の下面及び第２の側面の外側に
第３，第４の含浸体を導き、発泡・硬化させ、長繊維補
強樹脂発泡体層を形成した。

【００６１】このようにして、芯材の周囲が長繊維補強
樹脂発泡体層で囲まれた、複合材料を得た。このように
して得られた複合材料は、図６及び図７に示すように、
芯材５６の横断面が１９０ｍｍ×１００ｍｍの矩形形状
を有し、複合材料全体の横断面は、２００ｍｍ×１４０
ｍｍの矩形形状を有し、かつ芯材の上面及び下面の長繊
維補強樹脂発泡体層７１の厚みがいずれも２０ｍｍであ
り、芯材が複合材料断面の中央に正確に位置しているこ
とが確かめられた。

【００６２】（比較例）実施例と同様に図１に示した製
造装置を用いた。但し、成形型３４において、芯材の下
面及び第２の側面側に配置されるエンドレスベルトは二
段式に分割されたエンドレスベルトではなく、芯材の上
面及び第１の側面に位置しているエンドレスベルトと同
じものを用い、第１〜第４の含浸体を、いずれも、成形
型３４の前端において成形空間に導いた。その他は、実
施例と同様にして複合材料を得た。

【００６３】得られた複合材料では、全体の横断面は、
実施例と同様に２００ｍｍ×１４０ｍｍの矩形形状を有
しており、芯材５６の横断面は、１９０ｍｍ×１００ｍ
ｍの矩形形状を有していた。しかしながら、図８に示さ
れているように、芯材が複合材料中において第１の側面
側に偏って存在し、長繊維補強樹脂発泡体層７２に厚み
の偏りが生じていた。

【００６４】

【発明の効果】本発明に係る複合材料の連続製造方法で
は、芯材の周囲を囲むように長繊維補強樹脂発泡体層が
形成されている複合材料の製造に際し、まず第１の成形
型内に、芯材がその下面及び第２の側面が形成空間の内
面に接触するように位置決めされて導かれ、かつ芯材の
上面及び第１の側面の外側に、芯材の上面及び第１の側
面の外側に形成される長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに
応じた第１，第２の隙間に第１，第２の含浸体が導か
れ、第１，第２の含浸体を発泡・硬化させることによ
り、芯材の上面及び第１の側面上に長繊維補強樹脂発泡
体層が形成される。次に、このようにして得られた中間
体が長繊維補強樹脂発泡体層が成形空間の内面に接触す
るように位置決めされて第２の成形型に導かれ、かつ中
間体の下面及び第２の側面の外側の第３，第４の隙間に
第３，第４の含浸体が導かれて発泡・硬化されて、芯材
の下面及び第２の側面上に長繊維補強樹脂発泡体層が形
成される。

【００６５】従って、上記中間体を得る工程及び最終的
に複合材料を得る工程において、芯材が第１，第２の成
形型内において正確に位置決めされて、所望とする厚み
の長繊維補強樹脂発泡体層が芯材の周囲に確実に形成さ
れる。

【００６６】よって、芯材の周囲を囲むように長繊維補
強樹脂発泡体層が形成されている複合材料であって、芯
材の位置が複合材料において正確に位置決めされている
複合材料を、連続的にかつ安価に製造することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法において、第１の成形型内に
芯材及び第１，第２の含浸体を配置した状態を示す略図
的横断面図。

【図２】本発明の製造方法において、第１の成形型内に
おいて芯材の上面及び第１の側面に長繊維補強樹脂発泡
体層を形成した状態を示す略図的横断面図。

【図３】本発明の製造方法において、第２の成形型内に
おいて、中間体と、第３，第４の含浸体を導いた状態を
示す横断面図。

【図４】本発明の製造方法において、第２の成形型内に
おいて第３，第４の含浸体を発泡させて複合材料が得ら
れている状態を説明するための略図的横断面図。

【図５】本発明の一実施例において用いられた製造装置
の概略構成図。

【図６】本発明の一実施例で得られた複合材料の略図的
斜視図。

【図７】本発明の一実施例で得られた複合材料の横断面
図。

【図８】比較例で得られた複合材料の横断面図。

【符号の説明】

１…第１の成形型 ２…成形空間 ２ａ，２ｂ…第１，第２の隙間 ７…芯材 ８，９…第１，第２の含浸体 １０…長繊維補強樹脂発泡体層 １１…中間体 １２…第２の成形型 １３…成形空間 １３ａ，１３ｂ…第３，第４の隙間 １８，１９…第３，第４の含浸体 ２０…複合材料 ２１…長繊維補強樹脂発泡体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AA42 AB02 AD05 AD16 AD17 CA01 CB02 CB12 CC02 CQ01 4F204 AA36 AA42 AB02 AB06 AB22 AD04 AD16 AH18 AH43 EA01 EA04 EB02 EB22 EF01 EF05 EF36

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂組成物からなり予め賦形さ
   れた長尺状の芯材の周囲を囲むように該芯材の上面、第
   １，第２の側面及び下面に長繊維補強樹脂発泡体層が形
   成されている複合材料の連続製造方法であって、 前記芯材の上面及び第１の側面の外側に形成されるべき
   前記長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに応じた第１，第２
   の隙間を有する成形空間を備えた第１の成形型内に、前
   記芯材と、長繊維束に発泡性熱可塑性樹脂組成物が含浸
   されている第１，第２の含浸体とを芯材の下面と第２の
   側面とが成形空間の内面に接触するように、かつ第１，
   第２の含浸体が前記第１，第２の隙間に位置するように
   導き、前記第１，第２の含浸体を発泡・硬化させ、長繊
   維補強樹脂発泡体層が芯材の上面及び第１の側面上に形
   成されている中間体を得る工程と、 該中間体の下面及び前記第２の側面の外側に形成される
   べき長繊維補強樹脂発泡体層の厚みに応じた第３，第４
   の隙間を有する成形空間を備えた第２の成形型内に、前
   記中間体と、長繊維束に発泡性熱可塑性樹脂組成物が含
   浸されている第３，第４の含浸体とを、前記中間体の長
   繊維補強樹脂発泡体層の形成されている面が成形型内の
   内面に接触するように、かつ該第３，第４の含浸体が第
   ３，第４の隙間に位置するように導き、発泡・硬化さ
   せ、長繊維補強樹脂発泡体層を芯材の下面及び第２の側
   面上に形成する工程とを備えることを特徴とする、複合
   材料の連続製造方法。