JP2019035054A - ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体及びガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度を向上させるとともに、外観性に優れたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体、及び当該ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂２・２０２と、熱硬化性樹脂２・２０２中に内在されるガラスストランド３・２０３（２０３Ａ・２０３Ｂ）と、を備えるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体１・２０１であって、ガラスストランド３・２０３は複数のガラス単繊維３ａ・２０３ａからなり、ガラス単繊維３ａ・２０３ａの平均繊維径は５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、ガラス単繊維３ａ・２０３ａの本数は４０００本以上１００００本以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体及びガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法の技術に関する。

従来より、機械的特性や電気絶縁性能に優れた素材として、複数のガラス単繊維によって強化された熱硬化性樹脂からなるＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ）が、様々な分野で幅広く利用されている。
ＦＲＰを素材とする成形品（以下、「ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体」と記載する）の成形方法としては、主に引抜成形法やフィラメントワインディング法などが知られている。

具体的には、引抜成形法によるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の成形方法においては、先ず複数のガラス単繊維を集束してなるガラスストランドが綾巻きされたロービング巻回体より当該ガラスストランドを引出し、一方向に進行させつつ未硬化（液体状態）の熱硬化性樹脂を満たした槽に浸漬する。そして、熱硬化性樹脂に浸漬されたガラスストランド（樹脂含浸ガラスストランド）を加熱された引抜金型の通路に引き通すことにより、当該通路の断面形状に外形を規制しつつ熱硬化性樹脂を加熱硬化させて成形する（例えば、「特許文献１」を参照）。
一方、フィラメントワインディング法によるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の成形方法においては、先ず前述の引抜成形法と同様に、ロービング巻回体よりガラスストランドを引出し、一方向に進行させつつ未硬化の熱硬化性樹脂を満たした槽に浸漬する。そして、熱硬化性樹脂に浸漬されたガラスストランド（樹脂含浸ガラスストランド）を管形状の型にワインディングさせながら巻付けた後、加熱硬化させて脱型することにより成形する（例えば、「特許文献２」を参照）。

特開２００４−５８６１３号公報 特開２０１２−１６１９６０号公報

ところで、これらの成形方法によって成形されるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体に求められる特性向上の要求は、近年増加している。
ここで、例えば単に、ガラスストランドを構成するガラス単繊維の繊維径を太くしても、ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の曲げ強度と曲げ弾性率の向上を図ることは、これらが相反する特性であるため困難である。
また、成形されたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の表面近傍にガラスストランドが存在すると、当該表面にガラス単繊維による凹凸が発生し易いところ、ガラス単繊維の繊維径を太くすれば、増々大きな凹凸が発生し易くなる。
その結果、特に意匠性の要求が高いガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体においては、例えば、ガラスチョップドストランドマットやガラスペーパーなどに熱硬化性樹脂を含浸させたものをガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の表面に貼り付けて、別途意匠性を高めることが必要となり、製造コストの増加を招く要因ともなり得る。

本発明は、以上に示した現状の問題点を鑑みてなされたものであり、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図るとともに、外観性に優れたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体、及び当該ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本発明に係るガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体は、熱硬化性樹脂と、前記熱硬化性樹脂中に内在されるガラスストランドと、を備えるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体であって、前記ガラスストランドは複数のガラス単繊維からなり、前記複数のガラス単繊維の平均繊維径は５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、前記複数のガラス単繊維の本数は４０００本以上１００００本以下であることを特徴とする。

このような構成からなる本発明によれば、例えば同じ番手の従来のガラスストランドと比べて、ガラス単繊維の平均繊維径は小さくなり、また束ねる本数も多くなることから、ガラスストランド全体の表面積（外周面）が増加し、熱硬化性樹脂との結着可能な面積が増加する。
その結果、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図ることができる。
また、本発明によれば、ガラスストランドの表面に現れるガラス単繊維の繊維径は、例えば同じ番手の従来のものに比べて小さくなることから、成形されたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の表面上に凹凸が発生し難く、当該ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の外観の向上を図ることができる。

また、本発明に係るガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体においては、前記ガラスストランドを複数備えてなることとしてもよい。

このような構成からなる本発明によれば、より曲げ強度の高いガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体を提供することができる。

また、本発明に係るガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法は、複数のガラス単繊維を集束して形成されたガラスストランドを、未硬化（液体状態）の熱硬化性樹脂に含浸させて樹脂含浸ガラスストランドを形成する含浸工程と、前記樹脂含浸ガラスストランドを加熱硬化してガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体を得る加熱工程と、を備えるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法であって、前記複数のガラス単繊維の平均繊維径は５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、前記複数のガラス単繊維の本数は４０００本以上１００００本以下であることを特徴とする。

このような構成からなる本発明によれば、例えば同じ番手の従来のガラスストランド（樹脂含浸ガラスストランド）と比べて、ガラス単繊維の平均繊維径は小さくなり、また束ねる本数も多くなることから、ガラスストランド全体の表面積（外周面）が増加し、熱硬化性樹脂との結着可能な面積が増加する。
その結果、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図ることができる。
また、本発明によれば、ガラスストランド（樹脂含浸ガラスストランド）の表面に現れるガラス単繊維の繊維径は、例えば同じ番手の従来のものに比べて小さくなることから、成形されたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の表面上に凹凸が発生し難く、当該ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の外観の向上を図ることができる。

また、本発明に係るガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法において、前記樹脂含浸ガラスストランドは、複数の前記ガラスストランドを備えてなることとしてもよい。

このような構成からなる本発明によれば、より曲げ強度の高いガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体を提供することができる。

また、本発明に係るガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法において、前記樹脂含浸ガラスストランドは、前記ガラス単繊維の平均繊維径がＲ１である第１のガラスストランドと、前記ガラス単繊維の平均繊維径が、前記第１のガラスストランドを構成するガラス単繊維の平均繊維径Ｒ１よりも平均繊維径の小さいＲ２である第２のガラスストランドと、を備えてなり、前記加熱工程において、繊維径の小さなガラス単繊維からなる前記第２のガラスストランドを表面に配置した状態にて加熱硬化することが好ましい。

このような構成からなる本発明によれば、平均繊維径の小さいガラスストランドが表面に配置されるため、成形されたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の表面上に発生し得る凹凸をより効果的に抑制することができる。
加えて、表面以外は、表面に配置されるガラスストランドと比較して繊維径の大きなガラスストランドにより構成されるため、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図ることができる。即ち、表面に配置されるガラスストランドと、表面以外のガラスストランドの平均繊維径が異なることにより、外観と、曲げ弾性率、曲げ強度の両立を図ることができる。

また、本発明に係るガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法において、前記ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体は、引抜成形法またはフィラメントワインディング法の何れかの方法により成形されることを特徴とする。

即ち、引抜成形法及びフィラメントワインディング法による成形方法は、ＦＲＰに関する種々の成形方法の中でも、強化繊維として設けられるガラスストランドの機械的特性を最も有効に利用できる成形方法であり、ガラス含有率が高く、最も機械的強度の高い樹脂成形体が得られる成形方法として知られているところ、このような成形方法を用いる場合であっても、本発明によれば、十分な効果を奏することができる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に係るガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体、及び当該ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法によれば、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図るとともに、外観性に優れたガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体、及び当該ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法を提供することができる。

本発明の一実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の断面形状を示した断面模式図である。 本発明の一実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造工程を示した図であって、引抜成形法による製造工程を示した工程図である。 本発明の別実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造工程を示した図であって、フィラメントワインディング成形法によって、ガラス単繊維の繊維径の異なる複数種類のロービング巻回体を用いて製造する場合の製造工程を示した工程図である。 イーブンの試験方法を示した図であって、（ａ）は試験片となるガラスストランドをイーブン試験装置にセットした直後の状態を示した概略図であり、（ｂ）は試験片となるガラスストランドを解繊して複数のガラス単繊維を垂らした状態を示した概略図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては便宜上、図４中に示した矢印の方向によって、イーブン試験装置１００の上下方向及び左右方向を規定して記述する。

［ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体１の構成］
先ず、本発明を具現化するガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体１（以下、単に「樹脂成形体１」と記載する）の構成について、図１及び図４を用いて説明する。
なお、以下の説明においては、主に中実の丸棒形状の樹脂成形体１について記載するが、当該樹脂成形体１の形状についてはこれに限定されるものではなく、例えば中実の他の断面形状からなるもの（例えば、平板部材など）や、中空の管形状のものや、底部を有する筒型形状のものなど、何れの形状であってもよい。

本実施形態における樹脂成形体１は、ＦＲＰを素材とする成形品であって、図１に示すように、主に熱硬化性樹脂２と、当該熱硬化性樹脂２中に内在されるガラスストランド３とを備える。
言い換えれば、熱硬化性樹脂２は、ガラスストランド３の表面だけでなく、それらの間隔に充填された状態で存在する。

熱硬化性樹脂２の種類については、特に限定されることはなく、例えばエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、及びメラミン樹脂などが挙げられ、樹脂成形体１の成形方法や使用用途に応じて適宜選択される。

ガラスストランド３は、集束された複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・により構成され、熱硬化性樹脂２の機械的特性（例えば、曲げ強度や曲げ弾性率など）を強化するための強化繊維として樹脂成形体１に内在している。
ここで、ガラス単繊維３ａを構成するガラスとしては、Ｅガラス、ＡＲガラス、Ｃガラス、Ｄガラス、及びＳガラスなど、何れの種類のものを用いてもよい。
但し、Ｅガラスは安価であり、且つ比較的機械的強度に優れた樹脂成形体１を得やすいために好ましい。また、Ｓガラスは、Ｅガラスに比べてより一層機械的強度に優れた樹脂成形体１を得やすいために好ましい。

ガラス単繊維３ａは、後述するように、溶融されたガラス素材をブッシング１０のノズル１０ａ（図２を参照）より連続的に引出して繊維状に成形してなるものであり、その平均繊維径は５μｍ以上１１μｍ以下に設定されている。
また、ガラスストランド３を構成する複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・の本数は、４０００本以上１００００本以下に設定されている。

ここで、ガラス単繊維３ａの平均繊維径が５μｍ未満である場合、当該ガラス単繊維３ａを安定して成形することは困難である。また、ガラス単繊維３ａの平均繊維径が５μｍ未満であると、ガラス単繊維３ａが折れやすくなり、曲げ強度の向上を図ることは困難である。
さらに、ガラス単繊維３ａの平均繊維径が１１μｍを超える場合、成形後の樹脂成形体１の表面近傍にガラス単繊維３ａが存在することによって、当該表面にガラス単繊維３ａによる凹凸が発生し易く、樹脂成形体１の外観が低下する。また、ガラス単繊維３ａの平均繊維径が１１μｍを超える場合、樹脂成形体１の曲げ弾性率が低下する。

一方、集束されるガラス単繊維３ａ・３ａ・・・の本数が４０００本未満である場合、ガラス単繊維３ａの本数不足により、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図ることは困難である。また、集束されるガラス単繊維３ａ・３ａ・・・の本数が１００００本を超える場合、当該ガラス単繊維３ａを紡糸するのに用いられるブッシング１０（図２を参照）が大掛かりなものとなり、設備コストが嵩むため望ましくない。

このようなことから、本実施形態においては、ガラスストランド３を構成する複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・の平均繊維径を５μｍ以上１１μｍ以下に設定するとともに、集束される複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・の本数を４０００本以上１００００本以下に設定することとしている。
これにより、例えば同じ番手の従来のガラスストランドを用いた場合と比べて、ガラス単繊維３ａの平均繊維径は小さくなり、また束ねる本数も多くなることから、ガラス単繊維３ａ・３ａ・・・全体の表面積（外周面）が増加し、熱硬化性樹脂２との結着可能な面積が増加する。
その結果、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図ることができる。

また、本実施形態によれば、ガラスストランド３の表面に現れるガラス単繊維３ａの平均繊維径は、例えば同じ番手の従来のものに比べて小さくなることから、成形された樹脂成形体１の表面上に凹凸が発生し難く、当該樹脂成形体１の外観の向上を図ることができる。

なお、複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・については、平均繊維径が７μｍ以上９μｍ以下であり、且つ、本数が５０００本以上７０００本以下であることが好ましい。
より具体的には、複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・については、平均繊維径が７μｍ以上８μｍ以下であり、且つ、本数が５５００本以上６５００本以下であることがより好ましい。

ところで、樹脂成形体１に用いられるガラスストランド３は、イーブンの試験においてガラス単繊維３ａの垂下り量が４０ｍｍ以下の値を示すものが好ましい。

ここで、イーブンの試験方法について、図４を用いて説明する。
先ず、試験対象となるガラスストランド３を２．０ｍ〜２．２ｍ程度の長さに切断し、イーブン試験装置１００にセットする。

具体的には、図４（ａ）に示すように、イーブン試験装置１００には、２ｍの間隔（図４（ａ）中の寸法Ｄ）を有して水平方向（本実施形態においては、左右方向）に互いに対向する一対の支持部材１０１・１０２が備えられており、これらの支持部材１０１・１０２によって、切断されたガラスストランド３の両端部を各々支持することにより、当該ガラスストランド３を水平方向に延出した状態にて保持する。
なお、支持部材１０１・１０２によってガラスストランド３の両端部を支持する際は、例えば接着剤等を用いて各々堅固に固定される。

次に、図４（ｂ）に示すように、支持部材１０１・１０２によって保持されたガラスストランド３を解繊（モノフィラメント化）し、一本毎のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・を露呈させた後、一対の支持部材１０１・１０２におけるガラスストランド３の両端部が各々固定された位置同士を結んだ仮想直線（図４（ｂ）中の直線Ｌａ）を基準として、ガラス単繊維３ａの水平方向中央部における垂下り量を測定する。

具体的には、支持部材１０１・１０２によって保持されたガラスストランド３を、例えば人手によって全体的に揉み解し、目視によって完全に解されたことを確認したうえで１回目のガラス単繊維３ａの垂下り量を測定する。

ここで、「垂下り量」とは、ガラス単繊維３ａの水平方向中央部における、水平方向に対して直交する垂直方向（本実施形態においては、下方向）への変位量を意味する。
また、ガラス単繊維３ａの水平方向中央部は、一対の支持部材１０１・１０２間の水平方向中央部に該当し、この部分において、ガラス単繊維３ａの垂下り量は最大値となる。
なお、ガラス単繊維３ａの垂下り量は、複数存在するガラス単繊維３ａ・３ａ・・・のうちで、最も変位量の大きなガラス単繊維３ａの垂下り量にて規定するものとする。

１回目の測定を終了した後、再び人手によってガラスストランド３を揉み解し、目視によって完全に解されたことを確認したうえで２回目のガラス単繊維３ａの垂下り量を測定する。
そして、１回目の測定値と２回目の測定値とを比較し、両者の測定値が同じであれば、当該測定値をガラス単繊維３ａの垂下り量（図４（ｂ）中の寸法Ｘ）として判断する。

一方、１回目の測定値と２回目の測定値とを比較した結果、両者の測定値が異なる場合は、再び人手によってガラスストランド３を揉み解し、目視によって完全に解されたことを確認したうえで３回目のガラス単繊維３ａの垂下り量を測定する。
こうして、垂下り量の測定値が前回の測定値と同じ値になるまで、一連の作業は繰り返され、最後に測定された垂下り量をガラス単繊維３ａの垂下り量（寸法Ｘ）として判断する。

以上のような手順によって行われるイーブンの試験において、前述したように、４０ｍｍ以下の垂下り量となるガラス単繊維３ａから構成されたガラスストランド３を用いることが、樹脂成形体１にとって好ましい。
具体的には、２０ｍｍ以上３５ｍｍ以下の垂下り量となるガラス単繊維３ａから構成されたガラスストランド３を用いることが、樹脂成形体１にとってより好ましい。

このような、ガラス単繊維３ａの垂下り量が４０ｍｍ以下である場合においては、各々のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・の長さをより一層揃えやすいため、熱硬化性樹脂と複合化して樹脂成形体１を製造する際に、ガラスストランド３の断線をより効果的に抑制することができる。

［ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体（樹脂成形体）１の製造方法］
次に、本実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体１（樹脂成形体１）の製造方法について、図２を用いて説明する。

先ず、前工程において、白金製のブッシング１０の底部に設けられた複数（４０００〜１００００個）のノズル１０ａ・１０ａ・・・を介して、溶融されたガラス素材（溶融ガラス）が連続的に引出され、繊維状の複数の平均繊維径が５μｍ以上１１μｍ以下のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・が成形される。
成形された複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・は、その後集束剤を塗布され、集束ローラー１１を介して一本のガラスストランド３に集束される。

そして、集束された複数のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・（ガラスストランド３）は、図示せぬコレット等によってロール状に巻き取られ、これによりロービング巻回体４が形成される。

形成されたロービング巻回体４は、次工程である成形工程Ｓ１００に送られる。
成形工程Ｓ１００は、引抜成形法を用いた製造工程であり、主に経時的に順に配置される含浸工程Ｓ１０１、加熱工程Ｓ１０２、及び切断工程Ｓ１０３などにより構成される。

そして、加熱工程Ｓ１０２と切断工程Ｓ１０３との間には引抜装置４０が配設されており、後述するように、当該引抜装置４０によって加熱硬化された樹脂成形体１を引抜くことにより、ロービング巻回体４よりガラスストランド３が引出され、その後、樹脂収容槽２０、引抜金型３０、引抜装置４０、切断装置５０と順に当該ガラスストランド３が搬送されることとなり、最終製品としての樹脂成形体１Ａが形成される。

なお、本実施形態の樹脂成形体１のような、中実形状のものにかわり、例えば管形状や筒型形状等からなる樹脂成形体（図示せず）を成形する場合においては、後述するようなフィラメントワインディング法を用いた成形工程Ｓ２００によって成形されることとなる。

含浸工程Ｓ１０１は、連続する複数の平均繊維径が５μｍ以上１１μｍ以下のガラス単繊維３ａ・３ａ・・・を４０００〜１００００本集束して形成された１本のガラスストランド３を、未硬化（液体状態）の熱硬化性樹脂２（以下、「熱硬化性樹脂２Ａ」と記載）に含浸させて樹脂含浸ガラスストランド５を形成する工程である。
含浸工程Ｓ１０１には、未硬化の熱硬化性樹脂２Ａが貯溜された樹脂収容槽２０が設けられている。

樹脂収容槽２０内に貯溜される熱硬化性樹脂２Ａには、硬化剤や離型剤等が含有されていてもよく、また、硬化促進剤、反応性希釈剤、着色剤、充填剤、増粘剤及び低収縮剤などが含有されていてもよい。

そして、成形工程Ｓ１００に送られたロービング巻回体４は、先ず含浸工程Ｓ１０１において解舒され、当該ロービング巻回体４より連続する一本のガラスストランド３が引出される。
ロービング巻回体４より引出されたガラスストランド３は、樹脂収容槽２０内に導かれ、未硬化の熱硬化性樹脂２Ａ内を通過しながら浸漬され、その後、再び当該樹脂収容槽２０の外部へと引出される。
これにより、ガラスストランド３には未硬化の熱硬化性樹脂２Ａが含浸され、樹脂含浸ガラスストランド５が形成される。

樹脂収容槽２０の外部に引出された樹脂含浸ガラスストランド５は、続いて加熱工程Ｓ１０２へと導かれる。
加熱工程Ｓ１０２は、樹脂含浸ガラスストランド５を加熱硬化して樹脂成形体１を得る工程である。
加熱工程Ｓ１０２には、貫通通路３０ａを有した引抜金型３０が設けられている。

引抜金型３０には図示せぬ加熱ヒーターが備えられており、当該加熱ヒーターによって、引抜金型３０は、常時所定の加熱温度にて維持された状態となっている。
また、貫通通路３０ａの断面形状は、最終的に得られる樹脂成形体１の形状等に基づき設定されており、例えば本実施形態においては、円形状に設定されている。
なお、貫通通路３０ａの内周面には、流動パラフィン、溶剤系ワックス、シリコーン樹脂、ポリビニルアルコール溶液などの離型剤が塗布されていてもよい。

ここで、前述したように、加熱工程Ｓ１０２と切断工程Ｓ１０３との間には引抜装置４０が配設されており、当該引抜装置４０は、例えば上下方向に対向して配置される一対の無端状コンベア４１・４１などにより構成される。

そして、樹脂収容槽２０より引出された樹脂含浸ガラスストランド５は、一対の無端状コンベア４１・４１に挟持された状態にて引抜装置４０によって引抜かれることにより、引抜金型３０へと導かれ、貫通通路３０ａ内を通過した後、再び当該引抜金型３０の外部へと引出される。
これにより、樹脂含浸ガラスストランド５は、貫通通路３０ａの断面形状に外形を規制されつつ、加熱硬化されることとなり、連続する樹脂成形体１が成形される。

引抜金型３０の外部に引出された樹脂成形体１は、続いて切断工程Ｓ１０３へと導かれる。
切断工程Ｓ１０３は、成形された樹脂成形体１を、最終製品として所定の長さに切断する工程である。
切断工程Ｓ１０３には、例えば円盤形状のブレード５１や、軸心を中心にして当該ブレード５１を回転駆動させる駆動モータ５２などからなる切断装置５０が設けられている。

そして、引抜金型３０より引出され、引抜装置４０を通過した樹脂成形体１は、高速回転する切断装置５０のブレード５１によって所定の位置にて切断される。
これにより、最終製品である所定長さの長尺の樹脂成形体１Ａが得られ、成形工程Ｓ１００は終了する。

［別実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体２０１の構成］
次に、別実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体（以下、単に「樹脂成形体２０１」と記載する）の構成について、図３を用いて説明する。
別実施形態における樹脂成形体２０１は、前述した樹脂成形体１と一部同等な構成を有する一方、ガラスストランド２０３の構成において、樹脂成形体１と大きく相違する。
よって、以下の説明においては、主に樹脂成形体１との相違点について記載し、当該樹脂成形体１と同等な構成についての記載は省略する。

なお、以下の説明においては、主に中空の管形状の樹脂成形体２０１について記載するが、当該樹脂成形体２０１の形状についてはこれに限定されるものではなく、例えば中実の丸棒形状のものや、底部を有する筒型形状のものなど、何れの形状であってもよい。

樹脂成形体２０１は、主にマトリックス樹脂（樹脂母材）の熱硬化性樹脂２０２と、当該熱硬化性樹脂２０２中に内在する複数本のガラスストランド２０３とを備える。
ここで、使用される複数本のガラスストランド２０３は、ガラス単繊維の平均繊維径が異なる複数種類のガラスストランドからなり、例えば本実施形態においては、平均繊維径がＲ１である第１ガラスストランド２０３Ａと、当該第１ガラスストランド２０３Ａを構成するガラス単繊維と比べて、少なくとも平均繊維径の小さな平均繊維径Ｒ２であるガラス単繊維からなる第２ガラスストランド２０３Ｂとの２種類のガラスストランド２０３Ａ・２０３Ｂによって構成されている。

そして、これら複数種類（本実施形態においては２種類）のガラスストランド２０３・２０３は、平均繊維径の大きなガラス単繊維からなる第１ガラスストランド２０３Ａを、樹脂成形体２０１の断面視中央側に配置するとともに、平均繊維径の小さなガラス単繊維からなる第２ガラスストランド２０３Ｂを、第１ガラスストランド２０３Ａの外側、即ち、樹脂成形体２０１の表面に配置した状態によって、当該樹脂成形体２０１中に内在される。

このような構成を有することにより、平均繊維径の小さいガラスストランドが表面に配置されるため、成形される樹脂成形体２０１の表面上に発生し得る凹凸をより効果的に抑制することができる。
加えて、表面以外は、表面に配置されるガラスストランドと比較して繊維径の大きなガラスストランドにより構成されるため、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図ることができる。即ち、表面に配置されるガラスストランドと、表面以外のガラスストランドの平均繊維径が異なることにより、外観と、曲げ弾性率、曲げ強度の両立を図ることができる。

なお、本実施形態においては、それぞれガラス単繊維の平均繊維径が異なる２種類のガラスストランド２０３Ａ・２０３Ｂを用いることとしているが、これに限定されることはなく、例えば平均繊維径だけでなく、集束される本数も異なることとしてもよい。
また、平均繊維径の最も大きなガラス単繊維からなるガラスストランド２０３が、樹脂成形体２０１の表面に配置されない限りにおいて、ガラスストランド２０３の種類を３種類以上としてもよい。
具体的には、例えば異なる３種類の平均繊維径のガラスストランドを用いた場合、平均繊維径の最も小さなガラス単繊維からなるガラスストランドが、樹脂成形体の表面に配置されるようにする。

但し、全てのガラスストランド２０３Ａ・２０３Ｂにおいて、ガラス単繊維の平均繊維径が５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、ガラス単繊維の本数が４０００本以上１００００本以下であることは言うまでもない。

［別実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体（樹脂成形体）２０１の製造方法］
次に、別実施形態におけるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体（樹脂成形体）２０１の製造方法について、図３を用いて説明する。
先ず、前述した樹脂成形体１の製造方法と同様に、前工程において、ブッシング２１０のノズル２１０ａ・２１０ａ・・・を介して繊維状に引出された複数のガラス単繊維２０３ａ・２０３ａ・・・が、集束ローラー２１１によって一本のガラスストランド２０３に集束され、その後図示せぬコレット等によってロール状に巻き取られることにより、ロービング巻回体２０４が形成される。

ここで、本実施形態においては、ガラス単繊維２０３ａの平均繊維径の異なる複数種類（本実施形態においては、２種類）のガラスストランド２０３、即ち第１ガラスストランド２０３Ａ及び第２ガラスストランド２０３Ｂが用いられる。
よって、前工程においては、第１ガラスストランド２０３Ａが巻き取られてなる第１ロービング巻回体２０４Ａ、及び第２ガラスストランド２０３Ｂが巻き取られてなる第２ロービング巻回体２０４Ｂが、各々形成される。

形成されたこれら２種類のロービング巻回体２０４Ａ・２０４Ｂは、次工程である成形工程Ｓ２００に送られる。
成形工程Ｓ２００は、フィラメントワインディング法を用いた製造工程であり、主に経時的に順に配置される含浸工程Ｓ２０１、巻付け工程Ｓ２０２、加熱工程Ｓ２０３、及び脱型工程Ｓ２０４などにより構成される。

そして、後述するように、巻付け工程Ｓ２０２において、樹脂含浸ガラスストランド２０５をマンドレル２３１に巻付けることにより、ロービング巻回体２０４よりガラスストランド２０３が引出され、その後、樹脂収容槽２２０、巻取装置２３０と順に当該ガラスストランド２０３が搬送されることとなり、最終製品としての樹脂成形体２０１Ａが形成される。

なお、本実施形態の樹脂成形体２０１のような、中空の管形状のものにかわり、例えば中実の丸棒形状などからなる樹脂成形体（図示せず）を成形する場合においては、前述したような引抜成形法を用いた成形工程Ｓ１００によって成形されることとなる。

含浸工程Ｓ２０１は、前述した成形工程Ｓ１００の含浸工程Ｓ１０１と略同等な内容からなる工程である一方、２種類のロービング巻回体２０４（第１ロービング巻回体２０４Ａ及び第２ロービング巻回体２０４Ｂ）を用いる点において、前記含浸工程Ｓ１０１と相違する。
よって、以下の説明においては、主に含浸工程Ｓ１０１との相違点について記載し、当該含浸工程Ｓ１０１と同等な内容についての記載は省略する。

成形工程Ｓ２００に送られた２種類の第１ロービング巻回体２０４Ａ及び第２ロービング巻回体２０４Ｂは、先ず含浸工程Ｓ２０１において各々解舒され、これらの第１ロービング巻回体２０４Ａ及び第２ロービング巻回体２０４Ｂより連続する一本のガラスストランド２０３（第１ガラスストランド２０３Ａ及び第２ガラスストランド２０３Ｂ）が各々引出される。

そして、第２ロービング巻回体２０４Ｂより引出された、平均繊維径の小さなガラス単繊維からなる第２ガラスストランド２０３Ｂの終端部（引出方向側の端部）は、第１ロービング巻回体２０４Ａにおける未だ巻き取られた状態にある第１ガラスストランド２０３Ａの始端部（終端部と反対側の端部）と連結される。
その後、第１ロービング巻回体２０４Ａより引出された第１ガラスストランド２０３Ａは、樹脂収容槽２２０内に導かれる。

樹脂収容槽２２０内に導かれた第１ガラスストランド２０３Ａは、未硬化の熱硬化性樹脂２０２（以下、「熱硬化性樹脂２０２Ａ」と記載）内を通過しながら浸漬され、その後、再び当該樹脂収容槽２２０の外部へと引出される。
これにより、第１ガラスストランド２０３Ａには未硬化の熱硬化性樹脂２０２Ａが含浸され、樹脂含浸ガラスストランド２０５が形成される。

なお、樹脂成形体２０１の成形が進み、第１ガラスストランド２０３Ａの始端部が樹脂収容槽２２０内に導かれる際は、第２ガラスストランド２０３Ｂの終端部を伴いながら当該樹脂収容槽２２０内に導かれる。
これにより、引き続き第２ガラスストランド２０３Ｂが、未硬化の熱硬化性樹脂２０２Ａ内を通過しながら浸漬されることとなり、当該第２ガラスストランド２０３Ｂに熱硬化性樹脂２０２Ａが含浸されることにより、樹脂含浸ガラスストランド２０５が継続して形成される。

樹脂収容槽２２０の外部に引出された樹脂含浸ガラスストランド２０５は、続いて巻付け工程Ｓ２０２へと導かれる。
巻付け工程Ｓ２０２は、樹脂含浸ガラスストランド２０５を連続的に巻付けて、中空の管形状に形成する工程である。
巻付け工程Ｓ２０２には、例えば円柱状のマンドレル２３１や、軸心を中心にして当該マンドレル２３１を回転駆動させる駆動モータ２３２などからなる巻取装置２３０が設けられている。

そして、樹脂収容槽２２０より引出された樹脂含浸ガラスストランド２０５は、回転されるマンドレル２３１に対して所定のテンションを掛けながら綾振しつつ巻付けられる。
これにより、樹脂含浸ガラスストランド２０５は、中空の管形状に形成される。

なお、前述したように、樹脂含浸ガラスストランド２０５を構成する第１ガラスストランド２０３Ａ及び第２ガラスストランド２０３Ｂは、互いに連結されており、当該樹脂含浸ガラスストランド２０５がマンドレル２３１に巻付けられる際は、先ず第１ガラスストランド２０３Ａが巻付けられ、その後、巻付けられた第１ガラスストランド２０３Ａの上層部に第２ガラスストランド２０３Ｂが巻付けられることとなる。
その結果、中空の管形状に形成された樹脂含浸ガラスストランド２０５においては、第１ガラスストランド２０３Ａに比べて、平均繊維径の小さなガラス単繊維２０３ａからなる第２ガラスストランド２０３Ｂが、常に表面に配置された状態となる。

マンドレル２３１への樹脂含浸ガラスストランド２０５の巻付けが終了すると、加熱工程Ｓ２０３が開始される。
加熱工程Ｓ２０３は、樹脂含浸ガラスストランド２０５を加熱硬化して樹脂成形体１を得る工程である。
ここで、巻取装置２３０には、図示せぬ加熱ヒーターが備えられており、当該加熱ヒーターによって、マンドレル２３１は、所定の加熱温度に昇温される構成となっている。

そして、樹脂含浸ガラスストランド２０５が巻付けられた状態によって、マンドレル２３１が昇温される。
これにより、樹脂含浸ガラスストランド２０５は、第１ガラスストランド２０３Ａに比べて、繊維径の小さなガラス単繊維２０３ａからなる第２ガラスストランド２０３Ｂが、常に表面に配置された状態にて加熱硬化されることとなり、中空の管形状の樹脂成形体２０１が成形される。

樹脂含浸ガラスストランド２０５に含浸された未硬化の熱硬化性樹脂２０２Ａが十分な硬度に達し、加熱工程Ｓ２０３が終了すると、脱型工程Ｓ２０４が開始される。
脱型工程Ｓ２０４は、成形された樹脂成形体２０１を、巻取装置２３０より取出す工程である。

成形が完了した樹脂成形体２０１は、マンドレル２３１より抜取られ、巻取装置２３０より取出される。
これにより、最終製品である中空の管形状の樹脂成形体２０１Ａが得られ、成形工程Ｓ２００は終了する。

［製造方法の総論］
以上のように、本実施形態における樹脂成形体１・２０１は、主に引抜成形法またはフィラメントワインディング法の何れかの方法により成形される。
即ち、前述したような丸棒形状の樹脂成形体１については、主に引抜成形法によって成形され、また例えば管形状からなる別実施形態の樹脂成形体２０１については、主にフィラメントワインディング法によって成形される。

このような、引抜成形法及びフィラメントワインディング法による成形方法は、ＦＲＰに関する種々の成形方法の中でも、強化繊維として設けられるガラスストランド３・２０３の機械的特性を最も有効に利用できる成形方法であり、ガラス含有率が高く、最も機械的強度の高い樹脂成形体１・２０１が得られる成形方法として知られている。
また、これらの成形方法においては、各製造工程における機械化が進んでおり、大量生産と自動化が可能であるだけでなく、成形される樹脂成形体１の品質は比較的安定しているという特徴がある。

ところで、本発明を具現化するガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体（樹脂成形体）１・２０１について、その有効性を判断するために、以下のような実験を行った。

先ず始めに、引抜成形法により成形される本発明の実施形態のサンプルとして、実施例１、２なる丸棒形状の樹脂成形体を用意した。また、これらのサンプルの比較対象として、比較例１、２、３なる丸棒形状の樹脂成形体を用意した。

ここで、これらのサンプル（実施例１、２及び比較例１、２、３）は、ともに以下に示す手順に従い、実験室内にて試験的に製作することとした。
即ち、ガラス単繊維の平均繊維径及び集束本数が異なる種々のガラスストランドを用意し、これらのガラスストランドに、ラジカル開始剤パーカドックスＣ−５０Ｌ（化薬アグゾ製）を２質量％溶解している熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂Ｎ−３５０Ｌ（ジャパンコンポジット製）を各々含浸させたうえで、熱硬化性樹脂が含浸されたガラスストランドを直径２．３ｍｍ、長さ５０ｃｍのガラス管内に投入した。

次に、この状態のまま８０℃で１時間加熱し、その後さらに１２０℃で１時間加熱した後、冷却して、当該ガラスストランドをガラス管内より取出す（脱型する）ことで、直径が２．１５ｍｍの丸棒形状のサンプルを得た。

なお、実施例１、２については、ともに平均繊維径が７.０μｍであり、且つ集束本数が６０００本である複数のガラス単繊維からなるガラスストランドを用いて、サンプルを成形した。
また、実施例１において用いたガラスストランドは、番手が６００ｔｅｘであり、且つサンプル中における繊維量が７９．３ｗｔ％であり、実施例２において用いられるガラスストランドは、番手が６００ｔｅｘであり、且つサンプル中における繊維量が６５．７ｗｔ％である。

一方、比較例１、３については、ともに平均繊維径が１７．０μｍであり、且つ集束本数が２０００本である複数のガラス単繊維からなるガラスストランドを用いて、サンプルを成形することし、比較例２については、平均繊維径が１３．０μｍであり、且つ集束本数が２０００本である複数のガラス単繊維からなるガラスストランドを用いて、サンプルを成形することとした。
また、比較例１において用いられるガラスストランドは、番手が１２００ｔｅｘであり、且つサンプル中における繊維量が７９．５ｗｔ％であり、比較例２において用いられるガラスストランドは、番手が７００ｔｅｘであり、且つサンプル中における繊維量が７９．７ｗｔ％であり、比較例３において用いられるガラスストランドは、番手が１２００ｔｅｘであり、且つサンプル中における繊維量が６５．４２ｗｔ％である。

以上の手順に従い製作された種々のサンプルに対して、外観判定として表面におけるガラス目（表面に露呈するガラス単繊維によるパターン）の見え方を評価するとともに、機械的特性である最大曲げ強度及び曲げ弾性率を各々測定した。

なお、ガラス目の評価については目視によって行うこととし、ガラス目がほとんど視認できない場合は良好（〇印にて記載）と判断し、ガラス目が僅かに視認できる場合は普通（△印にて記載）と判断し、ガラス目がはっきりと視認できる場合は不良（×印にて記載）と判断することとした。

また、最大曲げ強度及び曲げ弾性率の測定については、３点曲げ試験によって測定することとし、その際の試験条件として、支点間距離を３２ｍｍに設定するとともに、試験速度を１．３ｍｍ／ｍｉｎに設定することとした。

こうして得られた結果を、［表１］によって示す。

［表１］に示すように、実施例１、２におけるサンプルについては、ともに外観が良好（〇印）であることの結果を得ることができた。
一方、比較例２におけるサンプルについては、外観が普通（△印）であるものの、比較例１、３におけるサンプルについては、ともに外観が不良（×印）であるとの結果を得ることとなった。

また、実施例１、２におけるサンプルについては、ともに４５．０ＧＰａを超えつつ、１１００ＭＰａを超える最大曲げ強度を記録したのに対して、比較例１、２、３におけるサンプルについては、ともに４５．０ＧＰａを超えつつ、１１００ＭＰａを超えることは無かった。

以上の検証実験の結果により、本実施形態の樹脂成形体１に示すような、平均繊維径が５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、集束本数が４０００本以上１００００本以下である複数のガラス単繊維からなるガラスストランドを用いた樹脂成形体であれば、適度な曲げ弾性率を確保しつつ曲げ強度の向上を図るとともに、外観性に優れた樹脂成形体を得ることができることを確認することができた。

次に、フィラメントワインディング法により成形される本発明の実施形態のサンプルとして、実施例３なる中空の管形状の樹脂成形体を用意した。また、このサンプルの比較対象として、比較例４なる中空の管形状の樹脂成形体を用意した。

この際、用いられる熱硬化性樹脂は、前述した引抜成形法により成形される樹脂成形体の検証実験と同じく、ラジカル開始剤パーカドックスＣ−５０Ｌ（化薬アグゾ製）を２質量％溶解している、不飽和ポリエステル樹脂Ｎ−３５０Ｌ（ジャパンコンポジット製）を採用することとした。
また、成形されるサンプルの外形サイズについては、ともに内径が５０ｍｍであり、且つ外径が６０ｍｍとなるように設定することとした。

なお、実施例３については、平均繊維径が７.０μｍであり、且つ集束本数が６０００本である複数のガラス単繊維からなるガラスストランドを用いて、サンプルを成形することとした。
一方、比較例４については、平均繊維径が１７.０μｍであり、且つ集束本数が２０００本である複数のガラス単繊維からなるガラスストランドを用いて、サンプルを成形することとした。

以上の手順に従い製作された種々のサンプルに対して、外観判定として表面におけるガラス目（表面に露呈するガラス単繊維によるパターン）の見え方を評価することとした。

なお、ガラス目の評価については、前述した引抜成形法により成形される樹脂成形体の検証実験と同じく、目視によって行うこととし、ガラス目がほとんど視認できない場合は良好（〇印にて記載）と判断し、ガラス目が僅かに視認できる場合は普通（△印にて記載）と判断し、ガラス目がはっきりと視認できる場合は不良（×印にて記載）と判断することとした。

こうして得られた結果を、［表２］によって示す。

［表２］に示すように、実施例３におけるサンプルについては、外観が良好（〇印）であることの結果を得ることができた。
一方、比較例４におけるサンプルについては、外観が不良（×印）であるとの結果を得ることとなった。

以上の検証実験の結果により、本実施形態の樹脂成形体２に示すような、平均繊維径が５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、集束本数が４０００本以上１００００本以下である複数のガラス単繊維からなるガラスストランドを用いた樹脂成形体であれば、外観性に優れた樹脂成形体を得ることができることを確認することができた。

１ ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体（樹脂成形体）
２ 熱硬化性樹脂
２Ａ 熱硬化性樹脂（未硬化）
３ ガラスストランド
３ａ ガラス単繊維
５ 樹脂含浸ガラスストランド
２０１ ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体（樹脂成形体）
２０２ 熱硬化性樹脂
２０２Ａ 熱硬化性樹脂（未硬化）
２０３ ガラスストランド
２０３Ａ 第１ガラスストランド
２０３Ｂ 第２ガラスストランド
２０３ａ ガラス単繊維
２０５ 樹脂含浸ガラスストランド
Ｓ１０１ 含浸工程
Ｓ１０２ 加熱工程
Ｓ２０１ 含浸工程
Ｓ２０３ 加熱工程

Claims (6)

1. 熱硬化性樹脂と、
   前記熱硬化性樹脂中に内在されるガラスストランドと、
   を備えるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体であって、
   前記ガラスストランドは複数のガラス単繊維からなり、
   前記複数のガラス単繊維の平均繊維径は５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、前記複数のガラス単繊維の本数は４０００本以上１００００本以下である、
   ことを特徴とするガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
2. 前記ガラスストランドを複数備えてなる、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体。
3. 複数のガラス単繊維を集束して形成されたガラスストランドを、未硬化の熱硬化性樹脂に含浸させて樹脂含浸ガラスストランドを形成する含浸工程と、
   前記樹脂含浸ガラスストランドを加熱硬化してガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体を得る加熱工程と、
   を備えるガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法であって、
   前記複数のガラス単繊維の平均繊維径は５μｍ以上１１μｍ以下であり、且つ、前記複数のガラス単繊維の本数は４０００本以上１００００本以下である、
   ことを特徴とするガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法。
4. 前記樹脂含浸ガラスストランドは、複数の前記ガラスストランドを備えてなる、
   ことを特徴とする、請求項３に記載のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法。
5. 前記樹脂含浸ガラスストランドは、
   前記ガラス単繊維の平均繊維径がＲ１である第１のガラスストランドと、
   前記ガラス単繊維の平均繊維径が、前記第１のガラスストランドを構成するガラス単繊維の平均繊維径Ｒ１よりも平均繊維径の小さいＲ２である第２のガラスストランドと、
   を備えてなり、
   前記加熱工程において、
   前記第２のガラスストランドを表面に配置した状態にて加熱硬化する、
   ことを特徴とする、請求項４に記載のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法。
6. 前記ガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体は、引抜成形法またはフィラメントワインディング法の何れかの方法により成形される、
   ことを特徴とする、請求項３〜請求項５の何れか一項に記載のガラス繊維強化熱硬化性樹脂成形体の製造方法。
   

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