JP2003041013A - 繊維強化樹脂成形品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１以上の比重を有し、下水場の堰板や角落しの
ような水に沈めて用いる用途に、比重増加の後加工を要
することなく用いることができる繊維強化樹脂成形品を
提供する。又、成形性に優れ、ウレタン樹脂成分と充填
材との混合工程における連続混合可能時間が長くて生産
性も優れた上記の繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供
する。 【解決手段】所定間隔に引き揃えられた多数の長尺ガラ
ス繊維が、各ガラス繊維とガラス繊維との間に含浸され
たウレタン樹脂液を発泡硬化することにより形成された
ウレタン樹脂にて一体化されてなる繊維強化樹脂成形品
１であって、前記ウレタン樹脂１２中に、該ウレタン樹
脂１００重量部に対して比重が４．０以上の充填材１３
の１５〜７０重量部が分散されており、全体の比重が
１．０以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化樹脂成形
品及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、木材に替えて建材等の構造材とし
て使用し得る、機械的強度に優れた長繊維強化発泡体が
種々提案され、例えば、特公昭５５−１５２９０号公報
に記載されている方法により、長繊維強化発泡体が製造
されている。

【０００３】しかし、従来の長繊維強化発泡体は、下水
場の堰板や角落しのような水に沈めて用いる用途に対し
ては、加工性が容易で、耐久性等の必要物性は備えてい
るものの、比重が０．７４程度のものであり、それだけ
では水に浮くために、金属部材を取りつけて比重が１．
０以上となるような加工を施して使用しているのが現状
である。

【０００４】上記問題点を解決する手段として、繊維強
化品のみで成形品の比重を１．０以上にすることも考え
られるが、ウレタン樹脂成分に対する充填材の割合が多
くなると、ポリオールと充填材を混合、輸送する設備が
摩耗により損傷したり、充填材の混合されたポリオール
とイソシアネートを連続的に混合する設備が摩耗により
損傷する事態が発生し、長時間製造するを続けることが
できないという問題点がある。又、ウレタン樹脂成分に
対する充填材の割合を少なくし、かつ、成形品の比重を
１．０以上にしようとすると、ウレタン樹脂の比重が高
くなり、その反応熱が大きくなるので、成形速度を低く
しないと成形できないという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の問題点を解消し、従来の長繊維強化発泡体と同
等の物性を維持しながら、１以上の比重を有していて、
下水場の堰板や角落しのような水に沈めて用いる用途
に、比重増加の後加工を要することなく用いることがで
きる、繊維強化樹脂成形品を提供することを目的として
なされたものである。又、成形性に優れ、ウレタン樹脂
成分と充填材との混合工程における連続混合可能時間が
長くて生産性も優れた上記の繊維強化樹脂成形品の製造
方法を提供することを目的としてなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載の
発明（本発明１）は、所定間隔に引き揃えられた多数の
長尺ガラス繊維が、各ガラス繊維とガラス繊維との間に
含浸されたウレタン樹脂組成物を発泡硬化することによ
り形成されたウレタン樹脂にて一体化されてなる繊維強
化樹脂成形品であって、前記ウレタン樹脂中に、そのウ
レタン樹脂成分１００重量部に対して比重が４．０以上
の充填材１５〜７０重量部が分散されており、全体の比
重が１．０以上であることを特徴とする繊維強化樹脂成
形品である。

【０００７】本願の請求項２に記載の発明（本発明２）
は、前記充填材がクロマイトサンドであることを特徴と
する本発明１の繊維強化樹脂成形品である。

【０００８】本願の請求項３に記載の発明（本発明３）
は、多数の長尺ガラス繊維を所定間隔に引き揃えながら
一方向に進行させ、進行途中で引き揃えられたガラス繊
維群の上方からウレタン樹脂組成物をふりかけて各ガラ
ス繊維とガラス繊維との間に含浸させたのち、ウレタン
樹脂組成物を発泡させて一体成形する繊維強化樹脂成形
品の製造方法において、前記ウレタン樹脂組成物とし
て、ポリオールに比重が４．０以上の充填材を混合した
後、イソシアネートと混合したものであって、ポリオー
ル及びイソシアネートの合計１００重量部に対して、前
記充填材１５〜７０重量部を混合したものを用いる繊維
強化樹脂成形品の製造方法である。

【０００９】本発明（本発明１〜本発明３、以下同じ）
において、充填材として比重が４．０以上のを用いる必
要がある。充填材の比重が４．０未満であると、成形品
の比重を１．０以上とするためには、ウレタン樹脂中に
大きな体積の充填材を分散させる必要があるため、ウレ
タン樹脂組成物に対する混合性が悪くなったり、ウレタ
ン樹脂組成物のガラス繊維間への含浸性が悪くなる。比
重が４．０以上の充填材としては、設備を損傷すること
がなく、比重が高く、耐久性に優れるものが好適に使用
され、例えば、クロマイトサンドが特に好ましいが、鉄
粉系の金属粉等の無機充填材なども適宜使用される。

【００１０】本発明において、比重が４．０以上の充填
材の混合量は、ウレタン樹脂成分１００重量部に対して
１５〜７０重量部である必要がある。充填材の混合量
が、１５重量部未満であると、主にウレタン樹脂とガラ
ス繊維とで成形品の比重を１．０以上とする必要があ
り、コスト的に不利となるとともに、成形品中のウレタ
ン樹脂が占める割合が増えるために、成形中に樹脂の反
応熱の蓄積が多くなり、冷却時間を多く要するため、成
形性が低下してしまい、７０重量部を超えると、ウレタ
ン樹脂中への充填材の分散性が悪くなると共に、各ガラ
ス繊維とガラス繊維中への含浸性が悪くなり、又、成形
後の成形品の切断や溝加工の際に、加工用刃物の摩耗が
大きくなるという不都合がある。

【００１１】比重が４．０以上の充填材の平均粒径は、
６〜２００μｍが好ましい。充填材の平均粒径が小さす
ぎると、充填材の表面積の総和が大きくなるため、充填
材を濡らす樹脂が多く必要となり、ウレタン樹脂組成物
のガラス繊維間への含浸性が悪くなり、平均粒径が大き
すぎると、ウレタン樹脂中への分散性が悪くなる。

【００１２】本発明において、長尺ガラス繊維は、短ガ
ラス繊維を絡ませて糸状にしたものでもよく、又、モノ
フィラメントであってもよい。要するに、長い繊維状物
であればよい。

【００１３】本発明において、ガラス繊維の混合量は、
ウレタン樹脂成分１００重量部に対して５０〜１００重
量部が好ましい。ガラス繊維の混合量が５０重量部未満
であると、成形品の曲げ弾性率等の強度が低下し易く、
１００重量部を超えると、ウレタン樹脂組成物のガラス
繊維間への含浸性が悪くなり易い。

【００１４】本発明において、ウレタン樹脂組成物の一
方の成分であるイソシアネート成分としては、ウレタン
発泡成形に一般的に使用されるものが適宜使用でき、例
えば、ポリメリックのメタンジイソシアネート（通称ポ
リメリックＭＤＩ）等が挙げら、他方の成分であるポリ
オールとしては、ウレタン発泡成形に一般的に使用され
るものが適宜使用でき、例えば、ポリエーテルポリオー
ル、ポリエステルポリオール、ポリマーポリオール等が
挙げられれる。

【００１５】ウレタン樹脂組成物中には、ウレタン発泡
成形に一般的に使用される触媒や整泡剤等が含まれ、そ
の他、難燃剤、可塑剤、着色剤、架橋剤、安定剤、ガラ
ス短繊維等が含まれてもよい。

【００１６】本発明３においては、ウレタン樹脂組成物
として、ポリオールに比重が４．０以上の充填材を混合
した後、イソシアネートと混合したものであって、ポリ
オール及びイソシアネートの合計１００重量部に対し
て、前記充填材１５〜７０重量部を混合したものを用い
る必要がある。粘度が高いポリオールに比重が４．０以
上の充填材を混合したものに、粘度の低いイソシアネー
トと混合してウレタン樹脂組成物を調製した方が、ウレ
タン樹脂組成物中への比重が４．０以上の充填材の分散
性がよくなるためである。

【００１７】

【作用】本発明１の繊維強化樹脂成形品は、前記ウレタ
ン樹脂中に、そのウレタン樹脂成分１００重量部に対し
て比重が４．０以上の充填材１５〜７０重量部が分散さ
れており、全体の比重が１．０以上であることにより、
成形材料が均一に分散されていて物性に優れており、し
かも、下水場の堰板や角落しのような水に沈めて用いる
用途に、後加工により比重を増加させることなく直接用
いることができる。又、従来の繊維強化樹脂成形品のよ
うな、金属部材を取りつけるための加工費用や金属板の
材料費用が不用なため、製品のトータル費用が安くな
る。又、樹脂と金属とを組み合わせたものではないの
で、それに基づく界面接着強度が問題となることもな
い。

【００１８】本発明２のように、充填材としてクロマイ
トサンドを用いた場合には、設備を損傷することがな
く、比重が高く、耐久性に優れているので好ましい。

【００１９】本発明３の繊維強化樹脂成形品の製造方法
は、前記ウレタン樹脂組成物として、ポリオールに比重
が４．０以上の充填材を混合した後、イソシアネートと
混合したものであって、ポリオール及びイソシアネート
の合計１００重量部に対して、前記充填材１５〜７０重
量部を混合したものを用いることにより、比重が４．０
以上の充填材のウレタン樹脂組成物中への分散性がよ
く、又、充填材混合ウレタン樹脂組成物の各ガラス繊維
とガラス繊維中への含浸性もよくて成形性に優れてお
り、成形材料が均一に分散されていて物性に優れ、か
つ、比重が１以上の繊維強化樹脂成形品を得ることがで
きる。又、ウレタン樹脂成分と充填材とを混合してウレ
タン樹脂組成物を調製する工程の連続混合可能時間が長
くなり、生産性に優れている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により図面
を参照して説明する。図１は本発明の繊維強化樹脂成形
品の一例を説明する断面図である。図１に示すように、
この繊維強化樹脂成形品１は、所定間隔に引き揃えられ
た多数の長尺ガラス繊維１１が、各ガラス繊維とガラス
繊維との間に含浸されたウレタン樹脂組成物を発泡硬化
することにより形成されたウレタン樹脂１２にて一体化
されたものである。

【００２１】この繊維強化樹脂成形品１は、ウレタン樹
脂１２中に、ウレタン樹脂成分１００重量部に対して比
重が４．０以上の充填材１３の１５〜７０重量部が分散
されており、全体の比重が１．０以上とされている。

【００２２】この繊維強化樹脂成形品１は、ウレタン樹
脂１２中に比重が４．０以上の充填材１３の特定量が分
散されているので、ウレタン樹脂中への充填材の分散性
や各ガラス繊維とガラス繊維中への含浸性がよくて成形
性が優れており、しかも、比重が１以上であるので、下
水場の堰板や角落しのような水に沈めて用いる用途に、
比重を増加させる後加工を要することなく用いることが
できる。

【００２３】次に、本発明の繊維強化樹脂成形品の製造
方法の一例を図２を参照して説明する。図２に示すよう
に、まず、ガラス繊維ロービング２を図示しない供給部
に所定数セットする。次に、各ロービング２の端部を引
き出して所望のピッチに引き揃えて、各ロービング２が
所定間隔に並んだロービング群４として一方向に進行さ
せ、進行途中で散布機５を左右に往復動させながらロー
ビング群４の上方から充填材が分散混合されているウレ
タン樹脂組成物６を散布し、各ロービング２に付着させ
る。

【００２４】この際、ウレタン樹脂組成物６としては、
ポリオールに比重が４．０以上の充填材を混合した後、
イソシアネートと混合したものであって、ポリオール及
びイソシアネートの合計１００重量部に対して、比重が
４．０以上の充填材１５〜７０重量部を混合したものを
用いる。

【００２５】そして、このように各ロービング２にウレ
タン樹脂組成物６が付着したロービング群４を含浸台７
の所で収束させ、含浸台７の上方に設けた含浸板７１，
７１と含浸台７との間で挟み込み、含浸台７１，７１を
矢印に示すように左右に摺動させてロービング群４を揉
み、各ロービング２を構成する繊維と繊維との間にウレ
タン樹脂組成物６を含浸させる。

【００２６】上記の工程において、比重が４．０以上の
充填材を用いても、その特定量をポリオールに混合した
後、イソシアネートと混合するので、その充填材のウレ
タン樹脂組成物中への分散性よく、又、充填材混合ウレ
タン樹脂組成物の各ガラス繊維とガラス繊維中への含浸
性もよいのである。

【００２７】このようにしてウレタン樹脂組成物６を充
分に各繊維間に含浸させたロービング群４を、４つの無
端ベルト８１（図では３つしかあらわれていない）を組
み合わせて形成された成形用通路８の入口から成形用通
路８内へ連続的に送り込み、成形用通路８内でウレタン
樹脂組成物６を加熱し発泡させて、成形用通路８と同じ
断面形状の図１に示す繊維強化樹脂成形品１を連続的に
得る。

【００２８】（実施例）以下、本発明を実施例により説
明する。実施例１〜３、比較例１〜３ ウレタン樹脂組成物のポリオール成分として、ポリエー
テルポリオール（粘度３８００ｃＰ／２５℃、平均官能
基数３）１００重量部に対して、水１重量部と、シリコ
ンオイル１重量部と、ジブチル錫ジマレエート０．２重
量部とを混合したポリオール混合液を用いた。ウレタン
樹脂組成物のイソシアネート成分として、ジフェニルメ
タンジイソシアネート（粘度２００ｃＰ／２５℃、「ポ
リメリックＭＤＩ」）を用いた。比重が４．０以上の充
填材として、クロマイトサンド（比重４．５）を用い
た。尚、比較例３においては、珪砂（比重２．５）を用
いた。長尺ガラス繊維として、繊維直径１７μｍのモノ
フィラメントを多数引き揃えてロービングとしたものを
用いた。

【００２９】上記の成形材料を表１に示す配合量用い
て、図２を参照して説明した方法及び表１に示す成形速
度にて、それぞれ、全体の比重が１．０２となるように
そのウレタン樹脂をそれぞれの発泡倍率となるように発
泡させた、繊維強化樹脂成形品を連続的に得た。そのと
きのウレタン樹脂成分と充填材とを混合してウレタン樹
脂組成物を調製する工程における連続混合可能時間を表
１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１からも明らかなように、本発明の実施
例１〜３の場合には、いずれも、得られた繊維強化樹脂
成形品は比重が１以上であり、連続樹脂混合可能時間も
２４時間以上であって、ポリオール及びイソシアネート
中への充填材の分散性がよい。これに対して、比較例１
のように、ウレタン樹脂成分に対する充填材の配合量が
多すぎる場合には、ウレタン樹脂成分と充填材とを混合
してウレタン樹脂組成物を調製する工程において長時間
連続混合を続けることができず、比較例２のように、ウ
レタン樹脂に対する充填材の配合量が少なすぎる場合に
は、成形品の比重を１．０以上にしようとすると、ウレ
タン樹脂の比重が高くなり、その反応熱が大きくなるの
で、成形速度を低くしないと成形できず、比較例３のよ
うに、比重の小さい充填材を用いて、成形品の比重を
１．０以上にしようとすると、ウレタン樹脂成分に対す
る充填材の配合体積が大きくなるので、ウレタン樹脂成
分と充填材とを混合してウレタン樹脂組成物を調製する
工程において長時間連続混合を続けることができない。

【００３２】

【発明の効果】本発明１の繊維強化樹脂成形品は、上記
のとおりの構成とされているので、１以上の比重を有し
且つ物性に優れており、下水場の堰板や角落しのような
水に沈めて用いる用途に、比重増加の後加工を要するこ
となく用いることができる。本発明２のように、充填材
としてクロマイトサンドを用いた場合には、設備を損傷
することがなく、比重が高く、耐久性に優れているので
好ましい。

【００３３】本発明３の繊維強化樹脂成形品の製造方法
は、上記のとおりの構成とされているので、比重が４．
０以上の充填材のウレタン樹脂組成物中への分散性がよ
く、又、充填材混合ウレタン樹脂組成物の各ガラス繊維
とガラス繊維中への含浸性もよくて成形性に優れてお
り、成形材料が均一に分散されていて物性に優れ、か
つ、比重が１以上の繊維強化樹脂成形品を得ることがで
きる。又、ウレタン樹脂成分と充填材とを混合してウレ
タン樹脂組成物を調製する工程の連続混合可能時間が長
くなり、生産性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の繊維強化樹脂成形品の一例の一部を示
す断面図である。

【図２】本発明の繊維強化樹脂成形品の製造方法の一例
の工程を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１ 繊維強化樹脂成形品 ２ ロービング ４ ロービング群 ５ 散布機 ６ ウレタン樹脂組成物 ７ 含浸台 ８ 成形用通路 １１ ウレタン樹脂 １２ ガラス繊維 １３ 比重が４．０以上の充填材 ７１ 含浸板 ８１ 無端ベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｌ 105:08 67/16 Ｃ０８Ｌ 75:04 67/14 Ｘ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定間隔に引き揃えられた多数の長尺ガ
   ラス繊維が、各ガラス繊維とガラス繊維との間に含浸さ
   れたウレタン樹脂組成物を発泡硬化することにより形成
   されたウレタン樹脂にて一体化されてなる繊維強化樹脂
   成形品であって、前記ウレタン樹脂中に、そのウレタン
   樹脂成分１００重量部に対して比重が４．０以上の充填
   材１５〜７０重量部が分散されており、全体の比重が
   １．０以上であることを特徴とする繊維強化樹脂成形
   品。
2. 【請求項２】 前記充填材がクロマイトサンドであるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂成形品。
3. 【請求項３】 多数の長尺ガラス繊維を所定間隔に引き
   揃えながら一方向に進行させ、進行途中で引き揃えられ
   たガラス繊維群の上方からウレタン樹脂組成物をふりか
   けて各ガラス繊維とガラス繊維との間に含浸させたの
   ち、ウレタン樹脂組成物を発泡させて一体成形する繊維
   強化樹脂成形品の製造方法において、前記ウレタン樹脂
   組成物として、ポリオールに比重が４．０以上の充填材
   を混合した後、イソシアネートと混合したものであっ
   て、ポリオール及びイソシアネートの合計１００重量部
   に対して、前記充填材１５〜７０重量部を混合したもの
   を用いることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方
   法。