JP3128738B2 - 単一の素材で構成されるｆｒｐとその製造方法 - Google Patents
単一の素材で構成されるｆｒｐとその製造方法Info
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- JP3128738B2 JP3128738B2 JP10353925A JP35392598A JP3128738B2 JP 3128738 B2 JP3128738 B2 JP 3128738B2 JP 10353925 A JP10353925 A JP 10353925A JP 35392598 A JP35392598 A JP 35392598A JP 3128738 B2 JP3128738 B2 JP 3128738B2
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- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、マトリックス樹脂、
強化材ともに同じ熱可塑性樹脂を使用した、単一の素材
から構成されるＦＲＰとその製造方法に関する。
強化材ともに同じ熱可塑性樹脂を使用した、単一の素材
から構成されるＦＲＰとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）は、軽
くて強いことから、浴槽や船舶、自動車用外装部品など
に使用されている材料で、マトリックス樹脂と強化材か
ら構成される複合材料である。マトリックス樹脂および
強化材の素材は、用途や生産性などに応じて適宜選択さ
れる。
くて強いことから、浴槽や船舶、自動車用外装部品など
に使用されている材料で、マトリックス樹脂と強化材か
ら構成される複合材料である。マトリックス樹脂および
強化材の素材は、用途や生産性などに応じて適宜選択さ
れる。
【０００３】従来より、マトリックス樹脂としては、不
飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂、ビニルエステル
樹脂などの熱硬化性樹脂が、また強化材としては、ガラ
ス繊維や炭素繊維などの無機系繊維が主に使用されてい
るが、近年では、溶剤臭がしないなど作業環境がクリー
ンなことから、マトリックス樹脂にポリプロピレンやナ
イロンなどの熱可塑性樹脂が用いられたり、より軽量化
を図るためにアラミド繊維など有機系繊維も強化材とし
て利用されている。
飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂、ビニルエステル
樹脂などの熱硬化性樹脂が、また強化材としては、ガラ
ス繊維や炭素繊維などの無機系繊維が主に使用されてい
るが、近年では、溶剤臭がしないなど作業環境がクリー
ンなことから、マトリックス樹脂にポリプロピレンやナ
イロンなどの熱可塑性樹脂が用いられたり、より軽量化
を図るためにアラミド繊維など有機系繊維も強化材とし
て利用されている。
【０００４】成形方法としては、マトリックス樹脂が熱
硬化性樹脂の場合、基本的には、強化材となる繊維に、
あらかじめ硬化剤を混合した液状の樹脂を含浸させたの
ち、加熱硬化させて成形する。また、マトリックス樹脂
が熱可塑性樹脂の場合には、樹脂を加熱溶融させながら
圧力をかけて強化材間に含浸させたのち、冷却して成形
する。
硬化性樹脂の場合、基本的には、強化材となる繊維に、
あらかじめ硬化剤を混合した液状の樹脂を含浸させたの
ち、加熱硬化させて成形する。また、マトリックス樹脂
が熱可塑性樹脂の場合には、樹脂を加熱溶融させながら
圧力をかけて強化材間に含浸させたのち、冷却して成形
する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＦＲＰは異なる素材同
士を巧みに組み合わせ、複合することによって、単独の
素材では果たし得ない性能を実現している材料である。
しかしながら、使用済み製品あるいは製造工程で発生す
る廃棄物をどう処理するか、いわゆる資源の有効利用・
リサイクルという面では、まだよい解決方法が見出され
ていない。その原因は、マトリックス樹脂が熱硬化性樹
脂の場合、一旦硬化したものは、加熱溶融したり、溶剤
に溶かしたりできなくなる性質のものであるため、再び
成形材料として使用できないということ、そして、異な
る素材同士がミクロンレベルで複合されているために、
それぞれを分離回収するのは極めて困難であることによ
る。
士を巧みに組み合わせ、複合することによって、単独の
素材では果たし得ない性能を実現している材料である。
しかしながら、使用済み製品あるいは製造工程で発生す
る廃棄物をどう処理するか、いわゆる資源の有効利用・
リサイクルという面では、まだよい解決方法が見出され
ていない。その原因は、マトリックス樹脂が熱硬化性樹
脂の場合、一旦硬化したものは、加熱溶融したり、溶剤
に溶かしたりできなくなる性質のものであるため、再び
成形材料として使用できないということ、そして、異な
る素材同士がミクロンレベルで複合されているために、
それぞれを分離回収するのは極めて困難であることによ
る。
【０００６】また、マトリックス樹脂が熱可塑性樹脂の
場合には、加熱溶融できるので、再度成形材料として利
用できる可能性があるが、一度成形されたものは大きさ
や形状が限定されるうえ、再成形時には強化材の疎密や
破損が起こること、そしてやはり異素材同士の複合であ
るため分離回収はできないなど、現実的には再利用は困
難である。
場合には、加熱溶融できるので、再度成形材料として利
用できる可能性があるが、一度成形されたものは大きさ
や形状が限定されるうえ、再成形時には強化材の疎密や
破損が起こること、そしてやはり異素材同士の複合であ
るため分離回収はできないなど、現実的には再利用は困
難である。
【０００７】このようにＦＲＰのリサイクルには様々な
問題点があるために、現状では、各成形メーカーが自社
内において、未使用の不良品や端材を粉砕してバージン
材料中に混ぜるなどしている以外、ほとんど行われてい
ない。
問題点があるために、現状では、各成形メーカーが自社
内において、未使用の不良品や端材を粉砕してバージン
材料中に混ぜるなどしている以外、ほとんど行われてい
ない。
【０００８】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、マトリックス樹脂および強化材ともに同じ素材の
熱可塑性樹脂を用いることで、分離回収する必要のな
い、再利用可能なＦＲＰとその製造方法を提供すること
を目的としている。
ので、マトリックス樹脂および強化材ともに同じ素材の
熱可塑性樹脂を用いることで、分離回収する必要のな
い、再利用可能なＦＲＰとその製造方法を提供すること
を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するに
あたり、単一の素材として、熱可塑性樹脂であり、且つ
高強度・高弾性率繊維としても利用可能な樹脂を用い
る。そして、ＦＲＰとする方法については、樹脂に溶媒
を含ませたり、あるいは樹脂を溶媒に溶かしたものを、
繊維やフィルム等の強化材と混合したり、積層したのち
に、融点以下の温度で加熱、加圧することにより融着さ
せて一体化する方法による。以下、この発明について添
付図面を参照しながら詳細に説明する。
あたり、単一の素材として、熱可塑性樹脂であり、且つ
高強度・高弾性率繊維としても利用可能な樹脂を用い
る。そして、ＦＲＰとする方法については、樹脂に溶媒
を含ませたり、あるいは樹脂を溶媒に溶かしたものを、
繊維やフィルム等の強化材と混合したり、積層したのち
に、融点以下の温度で加熱、加圧することにより融着さ
せて一体化する方法による。以下、この発明について添
付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】この発明に適用可能な樹脂の条件として
は、上述のように熱可塑性樹脂であり、高強度・高弾性
率繊維になり得ること、そして繊維の融点以下の温度で
膨潤、溶解する揮発性溶媒が存在するものであれば何で
もよい。また、溶媒の選択については、この条件を満た
すものであれば何を用いてもよいが、できるだけ加熱に
より揮発、除去しやすいものが望ましい。
は、上述のように熱可塑性樹脂であり、高強度・高弾性
率繊維になり得ること、そして繊維の融点以下の温度で
膨潤、溶解する揮発性溶媒が存在するものであれば何で
もよい。また、溶媒の選択については、この条件を満た
すものであれば何を用いてもよいが、できるだけ加熱に
より揮発、除去しやすいものが望ましい。
【００１１】以下、この発明のＦＲＰの成形手順につい
て説明する。ここでは、マトリックス樹脂および強化材
として超高分子量ポリエチレン（以下、ＵＨＭｗＰＥと
表記する）樹脂および繊維を、また、溶媒としてデカリ
ン（デカヒドロナフタレン）を用いた場合で説明する。
て説明する。ここでは、マトリックス樹脂および強化材
として超高分子量ポリエチレン（以下、ＵＨＭｗＰＥと
表記する）樹脂および繊維を、また、溶媒としてデカリ
ン（デカヒドロナフタレン）を用いた場合で説明する。
【００１２】１番目の方法として、樹脂に溶媒を含ませ
たものをマトリックス樹脂として成形する方法について
説明する。まず、粉末状のＵＨＭｗＰＥとデカリンを混
合する。このとき、ＵＨＭｗＰＥ粉末はデカリンに溶け
るわけではなく、若干のデカリンを吸収しつつ、デカリ
ン中に分散している状態になる（図１参照）。そして、
混合物全体としてはペースト状となる。混合割合につい
ては、両者が十分に混ざり合い、強化材との混合や積層
が可能であれば特に制限されない。そして、この混合物
に、強化材となる短繊維状のＵＨＭｗＰＥを一定量混合
して分散させるか（図１）、あるいはクロスやマットな
どの強化材と積層したもの（図２）などを、成形型内で
加熱加圧する。加熱加圧することで、混合物中に含まれ
る溶媒の作用により、ＵＨＭｗＰＥ粉末および強化材繊
維の表面が膨潤して溶け、互いに融着する。更に加熱を
続けると、今度は溶媒が徐々に揮散して行き、溶けてい
た部分も次第に固化して成形は完了する。
たものをマトリックス樹脂として成形する方法について
説明する。まず、粉末状のＵＨＭｗＰＥとデカリンを混
合する。このとき、ＵＨＭｗＰＥ粉末はデカリンに溶け
るわけではなく、若干のデカリンを吸収しつつ、デカリ
ン中に分散している状態になる（図１参照）。そして、
混合物全体としてはペースト状となる。混合割合につい
ては、両者が十分に混ざり合い、強化材との混合や積層
が可能であれば特に制限されない。そして、この混合物
に、強化材となる短繊維状のＵＨＭｗＰＥを一定量混合
して分散させるか（図１）、あるいはクロスやマットな
どの強化材と積層したもの（図２）などを、成形型内で
加熱加圧する。加熱加圧することで、混合物中に含まれ
る溶媒の作用により、ＵＨＭｗＰＥ粉末および強化材繊
維の表面が膨潤して溶け、互いに融着する。更に加熱を
続けると、今度は溶媒が徐々に揮散して行き、溶けてい
た部分も次第に固化して成形は完了する。
【００１３】ＵＨＭｗＰＥ繊維の融点は、ＵＨＭｗＰＥ
粉末-デカリン混合物中では、デカリンによる作用のた
め、１１０〜１２０℃ぐらいとなる。一方のＵＨＭｗＰ
Ｅ粉末−デカリン混合物の融点は、それよりも低い１０
０℃前後であるので、ＵＨＭｗＰＥ繊維の融点以下の温
度で、強度を損なわずに成形することが可能である。
粉末-デカリン混合物中では、デカリンによる作用のた
め、１１０〜１２０℃ぐらいとなる。一方のＵＨＭｗＰ
Ｅ粉末−デカリン混合物の融点は、それよりも低い１０
０℃前後であるので、ＵＨＭｗＰＥ繊維の融点以下の温
度で、強度を損なわずに成形することが可能である。
【００１４】次に、２番目の方法として、樹脂を溶媒に
とかしたものをマトリックス樹脂として成形する方法に
ついて説明する。まず、ＵＨＭｗＰＥをデカリン中に投
入して加温し、均一な溶液とする。このときのＵＨＭｗ
ＰＥは、前述の方法で用いた混合物とは異なり、デカリ
ンに完全に溶けた状態となる。ＵＨＭｗＰＥとデカリン
の割合については、ＵＨＭｗＰＥが均一に溶解し、強化
材との混合や積層が可能であれば特に制限されない。こ
の溶液は、高温のままの状態で使用してもよいし、一旦
冷却したのち、必要なときに再び加熱して使用してもよ
い。そして、この溶液に強化材となる短繊維状のＵＨＭ
ｗＰＥを一定量混合して分散させるか、あるいは溶液を
クロスやマット状の強化材と積層したものを、成形型内
で加熱加圧して成形する。この方法においても前述の方
法と同様の効果により複合化が可能となる。
とかしたものをマトリックス樹脂として成形する方法に
ついて説明する。まず、ＵＨＭｗＰＥをデカリン中に投
入して加温し、均一な溶液とする。このときのＵＨＭｗ
ＰＥは、前述の方法で用いた混合物とは異なり、デカリ
ンに完全に溶けた状態となる。ＵＨＭｗＰＥとデカリン
の割合については、ＵＨＭｗＰＥが均一に溶解し、強化
材との混合や積層が可能であれば特に制限されない。こ
の溶液は、高温のままの状態で使用してもよいし、一旦
冷却したのち、必要なときに再び加熱して使用してもよ
い。そして、この溶液に強化材となる短繊維状のＵＨＭ
ｗＰＥを一定量混合して分散させるか、あるいは溶液を
クロスやマット状の強化材と積層したものを、成形型内
で加熱加圧して成形する。この方法においても前述の方
法と同様の効果により複合化が可能となる。
【００１５】以上の成形方法に用いる強化材の形状につ
いては、高強度・高弾性率であれば繊維でも、テープ状
のものでもよく、それらを一定方向に引き揃えて束にし
たり、角度をつけて積層したり、あるいは短繊維のよう
に特定の長さにカットしたり、織編物や不織布などのテ
キスタイルとしてもよい。繊維の径やテープの厚さにつ
いては、特に制限はないが、溶媒が内部まで浸透し過ぎ
ないよう、支障のない範囲で径の大きいもの、厚みのあ
るものの方が望ましい。
いては、高強度・高弾性率であれば繊維でも、テープ状
のものでもよく、それらを一定方向に引き揃えて束にし
たり、角度をつけて積層したり、あるいは短繊維のよう
に特定の長さにカットしたり、織編物や不織布などのテ
キスタイルとしてもよい。繊維の径やテープの厚さにつ
いては、特に制限はないが、溶媒が内部まで浸透し過ぎ
ないよう、支障のない範囲で径の大きいもの、厚みのあ
るものの方が望ましい。
【００１６】
【発明の効果】この発明は、一種類のみの熱可塑性樹脂
で、充分な複合効果を有するＦＲＰの成形を可能にする
という、全く新しい概念に基づくものであり、これによ
り、リサイクル性に優れたＦＲＰを成形できるようにな
る。
で、充分な複合効果を有するＦＲＰの成形を可能にする
という、全く新しい概念に基づくものであり、これによ
り、リサイクル性に優れたＦＲＰを成形できるようにな
る。
【図１】この発明のＦＲＰの製造工程中、マトリックス
樹脂となる樹脂粉末と溶媒との混合物に、更に短繊維状
の強化材を分散させた段階を示す図である。
樹脂となる樹脂粉末と溶媒との混合物に、更に短繊維状
の強化材を分散させた段階を示す図である。
【図２】この発明のＦＲＰの製造工程中、マトリックス
樹脂となる樹脂粉末と溶媒との混合物と、クロス状の強
化材とを積層した段階を示す図である。
樹脂となる樹脂粉末と溶媒との混合物と、クロス状の強
化材とを積層した段階を示す図である。
１ 樹脂粉末 ２ 溶媒 ３ 短繊維状の強化材 ４ クロス状の強化材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 23:00 101:12 105:06 Ｂ２９Ｌ 9:00 (72)発明者 高松 周一 富山県東砺波郡福野町岩武新35−１番地 富山県工業技術センター生活工学研究 所内 (56)参考文献 特開 平７−42049（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10255（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−220853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−296927（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 70/00 - 70/88
Claims (4)
- 【請求項１】 強化材として超高分子量ポリエチレンか
らなる繊維やフィルムを用い、またマトリックス樹脂と
して強化材と同じ超高分子量ポリエチレンに溶媒を含ま
せたものを用い、両者を混合あるいは積層したのち、加
熱、加圧することにより複合化することを特徴とする、
単一の素材から構成されるＦＲＰの製造方法。 - 【請求項２】 強化材として超高分子量ポリエチレンか
らなる繊維やフィルムを用い、またマトリックス樹脂と
して強化材と同じ超高分子量ポリエチレンを溶媒に溶か
したものを用い、両者を混合あるいは積層したのち、加
熱、加圧することにより融着させて複合化することを特
徴とする、単一の素材から構成されるＦＲＰの製造方
法。 - 【請求項３】 強化材およびマトリックス樹脂に同じ超
高分子量ポリエチレンを用いることにより、単一の素材
から構成されることを特徴とする、請求項１記載の製造
方法によって成形されたＦＲＰ。 - 【請求項４】 強化材およびマトリックス樹脂に同じ超
高分子量ポリエチレンを用いることにより、単一の素材
から構成されることを特徴とする、請求項２記載の製造
方法によって成形されたＦＲＰ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10353925A JP3128738B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 単一の素材で構成されるｆｒｐとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10353925A JP3128738B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 単一の素材で構成されるｆｒｐとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000158549A JP2000158549A (ja) | 2000-06-13 |
| JP3128738B2 true JP3128738B2 (ja) | 2001-01-29 |
Family
ID=18434155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10353925A Expired - Fee Related JP3128738B2 (ja) | 1998-11-27 | 1998-11-27 | 単一の素材で構成されるｆｒｐとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3128738B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1787790A1 (en) * | 2005-11-21 | 2007-05-23 | Lankhorst Indutech B.V. | Method for forming a thermoplastic composite |
| EP2146597B1 (en) | 2007-04-18 | 2011-12-21 | DSM IP Assets B.V. | Method of producing a filament wound curved product and product obtained thereby |
| JP2012057018A (ja) * | 2010-09-08 | 2012-03-22 | Kri Inc | 繊維補強複合材料、その製造方法、複合材料成型体及び複合材料成型体の積層体 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0784034B2 (ja) * | 1987-05-29 | 1995-09-13 | 三井石油化学工業株式会社 | 繊維強化樹脂成形体及びその製法 |
| JP3142078B2 (ja) * | 1992-02-14 | 2001-03-07 | 株式会社クラレ | 繊維補強樹脂成形物 |
| DE4205464C1 (ja) * | 1992-02-22 | 1993-03-04 | Fa. Carl Freudenberg, 6940 Weinheim, De | |
| JPH06226866A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-08-16 | Mazda Motor Corp | 液晶樹脂複合体の成形方法およびその成形用素材 |
| US5380477A (en) * | 1993-05-25 | 1995-01-10 | Basf Corporation | Process of making fiber reinforced laminates |
| JPH07186283A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-25 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 熱可塑性樹脂複合材料、その製造法及びそれより得られる成形体 |
| JPH10128866A (ja) * | 1996-10-29 | 1998-05-19 | Showa Maruto:Kk | 複合材製パイプ及びその製造方法 |
-
1998
- 1998-11-27 JP JP10353925A patent/JP3128738B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000158549A (ja) | 2000-06-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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