JP3670721B2 - 長繊維補強発泡成形体の製造方法 - Google Patents

長繊維補強発泡成形体の製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長繊維補強発泡成形体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
外観的に天然木材と類似しており、また物性的に天然木材と同等以上の性能を示す長繊維補強発泡成形体が建材等の構造体として使用されているが、従来の長繊維補強発泡成形体は、原料として高価なガラス繊維の繊維束と、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの合成樹脂とからなるため、天然木材に比べ非常に高価なものになってしまう。
【0003】
そこで、上記のような問題を解決することができる長繊維補強発泡成形体を製造する方法として、たとえば、特開昭54−37172号公報において、一方向に引き揃えられた長繊維補強材の繊維束に発泡硬化性樹脂液を振り掛けるとともに、同時に固形充填剤を別の供給口より繊維束に振り掛けて揉み板で揉みながら発泡硬化性樹脂液中に固形充填剤を分散させるとともに、発泡硬化性樹脂液を繊維束を構成する長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸させたのち、成形用通路に通し、この通路内で発泡および硬化させて所望の形状に成形する方法を本発明の出願人が既に提案している。
【0004】
すなわち、この方法によれば、安価な固形充填剤を振り掛けて成形体中に固形充填剤を分散させることによって、成形体自体の特性を損なうことなく、長繊維補強材や合成樹脂の使用量を減らすことができ、従来の成形体に比べて安価な成形体を提供できるようになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法では、従来の成形体に比べ低コスト化できるものの、上述したように、長繊維補強材の繊維束に発泡硬化性樹脂液を振り掛けるとともに、同時に固形充填剤を別の供給口より繊維束に振り掛けて揉み板で揉みながら発泡硬化性樹脂液中に固形充填剤を分散させるとともに、発泡硬化性樹脂液を繊維束の長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸させるようにしているため、固形充填剤の添加量を多くすると、均一含浸性に欠けて製品不良を招く恐れがあり、固形充填剤の添加量を全体の1〜2%程度までに止めなければならなかった。
【0006】
また、固形充填剤を振り掛けるようになっているため、固形充填剤が粉塵となって飛散し作業環境を悪化させる恐れがある。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みて、固形充填剤が多量にかつ均一に分散されて安価な長繊維補強発泡成形体を得ることができる長繊維補強発泡成形体の製造方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる長繊維補強発泡成形体の製造方法は、このような目的を達成するために、多数の長繊維補強材が一方向に引き揃えられて形成された繊維束を前記一方向に連続的に進行させるとともに、化合物(A)としてポリオール類化合物、および、この化合物(A)と反応する化合物(B)としてイソシアネート類化合物を少なくとも混合して得られる発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液を、前記繊維束の進行途中で振り掛ける工程と、ポリウレタン樹脂液が振り掛けられた繊維束を揉んでポリウレタン樹脂液を繊維束を構成する長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸させる工程と、このポリウレタン樹脂液が含浸された繊維束をさらに成形用通路に進行させてこの通路内で前記ポリウレタン樹脂液を発泡硬化させつつ所望形状に成形する工程とを備える長繊維補強発泡成形体の製造方法において、固形充填剤を、シリンダ内に2軸のスクリューを備えている混合押出機にて、ポリオール類化合物に予め分散混合させておく構成とした。
【0009】
上記構成において、発泡硬化性樹脂液とは、比較的短時間で泡化し硬化する液状のポリウレタン樹脂を意味する。
固形充填剤とは、短繊維状ないし粉末状の充填剤を意味し、たとえば、ガラス繊維,アスベスト繊維,鉱物繊維等の無機質短繊維状物、木綿,麻等の天然繊維、レーヨン等の再生繊維、ポリアミド,ポリエステル,ポリオレフィンなどの合成繊維等の有機質短繊維状物、炭酸カルシウム,タルク,クレー,硅砂,シラスバルーン,軽石などの無機質粉粒体、および木粉,竹粉,澱粉,米ぬかなどの有機質粉状物、あるいはこれらの混合物、あるいは、長繊維補強発泡成形体の切削屑などが挙げられる。
【0010】
また、発泡硬化性樹脂液としてポリウレタン樹脂が使用される。一方の液状原料には、化合物(A)としてのポリオール類化合物が使用され、他方の液状原料にこのポリオール類化合物と反応する化合物(B)としてのイソシアネート類化合物が使用されるが、イソシアネート類化合物側の液状原料と固形充填剤とを混合すると、固形充填剤の水分管理等を厳重に行わなければ、押出機等で混合して発泡硬化性樹脂液とする段階で反応が開始される恐れがあるため、管理の容易さや設備コスト等を考慮すると、固形充填剤はポリオール類化合物側の液状原料にのみ分散混合させておくことが好ましい。
【0011】
また、各液状原料には、たとえば、必要に応じて触媒、着色剤、紫外線吸収剤等の添加剤を添加混合しておいても構わないし、これらの添加剤を2つの液状原料を混合する際同時に添加するようにしても構わない。
【0012】
上記構成によれば、2つの液状原料のうち、ポリオール類化合物に固形充填剤を混合分散させておく。各液状原料には、反応によって硬化する化合物(A)としてのポリオール類化合物と化合物(B)としてのイソシアネート類化合物とが混合されていないため、多量の固形充填剤を混合しても均一に分散される。
そして、2つの液状原料を混合し、発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液を得るのであるが、ポリオール類化合物からなる液状原料中に固形充填剤が均一に分散されているから、得られた発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液中にも固形充填剤が均一に分散される。
【0013】
つぎに、発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液が繊維束に振り掛けられるのであるが、発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液とともに、固形充填剤が飛散することなく繊維束に振り掛けられ、発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液を振り掛けた繊維束が、揉み板部分で揉まれると、繊維束を構成する長繊維補強材と長繊維補強材との間に発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液が固形充填剤とともに均一に含浸される。
【0014】
このようにして発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液が長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸された繊維束が成形用通路内に進行し、この内部で化合物(A)としてのポリオール類化合物と化合物(B)としてのイソシアネート類化合物とが反応し、発泡しながら硬化し所望の形状に連続的に成形される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳しく説明する。
図1は本発明にかかる長繊維補強発泡成形体の製造方法を実施するのに用いる製造装置の1実施例を概略的にあらわしている。
【0016】
図1に示すように、この製造装置Aは、ホッパー11、ベルトフィーダー12、混合押出機4、ポンプ22,43,51、タンク21,31、散布装置5、揉み板61,61、含浸板62、成形用通路63を備えている。
混合押出機4は、図2に示すように、シリンダ41内に2軸のスクリュー42,42を備えている。
【0017】
そして、ホッパー11内の固形充填剤1をベルトフィーダー12を介して、タンク21内の第1液状原料2(ポリオール類化合物)をポンプ22を介して押出機4のシリンダ41内にそれぞれ供給する。
シリンダ41内に供給された固形充填剤1と第1液状原料2とは、スクリュー42,42の回転により均一混合されて、吐出口から吐出されポンプ43を介して散布装置5へ定量供給される。
【0018】
また、同時にタンク31内の第2液状原料3(イソシアネート類化合物)もポンプ51を介して散布装置5へ定量供給される。
そして、散布装置5では、第1液状原料2と第2液状原料3とが均一に混合され、発泡硬化性樹脂液7(ポリウレタン樹脂液)が得られ、散布装置5の吐出口から繊維束8の上に振り掛けられる。
【0019】
発泡硬化性樹脂液7が振り掛けられた繊維束8は揉み板61,61部分で揉み板61,61と含浸板62との間で揉まれ、繊維束8を構成する長繊維補強材81と長繊維補強材81との間に発泡硬化性樹脂液7が均一に含浸される。しかも、発泡硬化性樹脂液7中に分散された固形充填剤1も同様に均一に分散される。そして、このようにして発泡硬化性樹脂液7が含浸された繊維束8を成形用通路63までさらに進行させると、成形用通路63内で発泡硬化性樹脂液7が発泡硬化して、成形用通路63の内壁面に沿う断面形状の長繊維補強材81および固形充填剤1が均一に分散された棒状の長繊維補強発泡成形体を連続的に得ることができる。
【0020】
すなわち、得られた長繊維補強発泡成形体は、その中に均一に分散された長繊維補強材81で補強されるとともに、固形充填剤を多量にかつ均一に含有せしめることができ、低コストな長繊維補強発泡成形体を得ることができる。
しかも、固形充填剤1が均一に分散されるため、構造材として要求される機械的特性を損なうことない、
【0021】
また、固形充填剤1が上述ようにフィーダーから押出機に供給されるために粉塵飛散等の問題がなく作業環境を良好に保つことができる。
【0022】
【実施例】
つぎに、具体的な実施例として、固形充填剤1、第1液状原料2、第2液状原料3、繊維束8として、以下のものを用い固定充填剤1の添加割合および繊維束8を構成する長繊維補強材81の本数を表1に示すように変化させてそれぞれ引取速度100cm/分で比重0.5、幅10cm、厚さ2cmの長繊維補強発泡成形体成形し、その成形の可否および得られた成形体の圧縮強さおよび曲げ強さを調べ、その結果を表1に合わせて示した。
【0023】
〔固形充填剤〕
ガラス繊維補強ウレタン発泡体の切屑(性状:粉体、粒子径:10〜70μm)。
〔第1液状原料〕
官能基数4のプロピレンオキサイド付加ポリエーテルポリオール100重量部、蒸留水1重量部、モノフルオロトリクロロメタン3重量部、シリコンオイル1重量部、および触媒としてジブチル錫ジラウレート0.2重量部を混合したもの。
【0024】
〔第2液状原料〕
粗製ジフェニルメタンジイソシアネート
〔繊維束〕
繊維直径13μmのモノフィラメントを表1の本数引き揃えたガラスロービングであって、38本引き揃えた時、1m当たり9.26gの重量となるもの。
【0025】
また、押出機4は、スクリュー外径φ50mm、スクリュー長445mm、スクリュー回転速度90rpm の二軸同方向回転式のものを用いた。
さらに、図示していないが、成形用通路63は、4つの無端ベルトによって内壁面が形成されていて、無端ベルトを駆動させることよって成形用通路63の内壁面が繊維束の進行速度と略同じ速度で動くようになっている。
【0026】
【表1】
Figure 0003670721
【0027】
表1から、本発明の製造方法によれば、固形充填剤1の添加割合が15%付近になるまでは、固形充填剤1の添加割合を増やし、繊維束8を構成する長繊維補強材81の本数を減らしても、成形が良好に行われ、しかも、圧縮強さや曲げ強さ等の物性も固形充填剤1を全く充填しないものと略同じになることが分かる。なお、固充填剤の添加割合が15%を越えると、固形充填剤と第1液状原料とを押出機で混合する際に樹脂温度上昇と、固形充填剤の分散不良が生じ、良好な成形品が得られなかった。
【0028】
【発明の効果】
本発明にかかる長繊維補強発泡成形体の製造方法は、以上のように構成されており、固形充填剤を、シリンダ内に2軸のスクリューを備えている混合押出機にて、ポリオール類化合物に予め分散混合させておくことにより、固形充填剤の水分管理等を厳重に行わなくとも、押出機等で混合して発泡硬化性樹脂液とする段階で反応が開始される恐れがなく、管理が容易で、設備コストも安価にでき、固形充填剤の分散不良等の問題がなく、良質な成形体を得ることができる。また、固形充填剤を多量に混入させることができ、成形体の製造コストを低減できる。さらに、固形充填剤の粉塵飛散等がなくなり、作業環境が良好に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる長繊維補強発泡成形体の製造方法の実施に使用される装置の概略図である。
【図2】 図1の装置の押出機の断面図である。
【符号の説明】
1 固形充填剤
2 第1液状原料
3 第2液状原料
7 発泡硬化性樹脂液
8 繊維束
81 長繊維補強材
63 成形用通路

Claims (1)

  1. 多数の長繊維補強材が一方向に引き揃えられて形成された繊維束を前記一方向に連続的に進行させるとともに、化合物(A)としてポリオール類化合物、および、この化合物(A)と反応する化合物(B)としてイソシアネート類化合物を少なくとも混合して得られる発泡硬化性樹脂液としてのポリウレタン樹脂液を、前記繊維束の進行途中で振り掛ける工程と、
    ポリウレタン樹脂液が振り掛けられた繊維束を揉んでポリウレタン樹脂液を繊維束を構成する長繊維補強材と長繊維補強材との間に含浸させる工程と、
    このポリウレタン樹脂液が含浸された繊維束をさらに成形用通路に進行させてこの通路内で前記ポリウレタン樹脂液を発泡硬化させつつ所望形状に成形する工程と
    を備える長繊維補強発泡成形体の製造方法において、
    固形充填剤を、シリンダ内に2軸のスクリューを備えている混合押出機にて、ポリオール類化合物に予め分散混合させておくことを特徴とする長繊維補強発泡成形体の製造方法。
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