JPH01314162A - 長尺複合成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、熱伸縮による変形が少なく耐候性、耐衝撃性
に優れた長尺複合成形体の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、樋体等の長尺成形体は、塩化ビニール樹脂製のも
のが一般に使用されているが、塩化ビニール樹脂製雨樋
は線膨賜係数が大きいため、熱伸縮が大きく、四季の気
温の変化や昼夜の温度差により、建物に継手と共に取付
けられると、熱伸縮により継手から抜けたり、曲げられ
て変形し破損したりすることがあった。

そこで、これらの欠点を補うために、種々の複合成形体
が提案されている０例えば、実開昭５９−１４７８２３
号公報に記載の如く、合成樹脂中に線膨脹係数の小さい
ガラスロービングが幅方向に間隔を開けて成形体の長手
方向に沿って埋設されたもの、また、特開昭５８−２０
９５６０号公軸に記載の如く、無機繊維あるいは有機繊
維からなる繊維基材に熱硬化性樹脂を予め含浸しシート
状プリプレグの芯材層を形成し、該芯材層を熱可塑性樹
脂層によりサンドインチ状に複合−層化した成形品が知
られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来技術のうち前者の技術は、ガラ
スロービングの繊維が長手方向に配向しているため、幅
方向の曲げ強度が弱く、芯材を角樋等の形状にロールフ
ォーミング装置を用いて屈曲成形するときに、コーナ一
部で繊維が離れたり、製品を鋏で切断すると、長手方向
に割れが生じたりするという問題点があった。

また、上記従来技術のうち後者の技術は、芯材層に用い
る繊維基材が不織布、ネット、マット等の加工シートを
用いているので、上記問題点は解消されるものの、所定
量の繊維を用いた割には、理論値に近い線膨張係数の小
さい複合成形体を得ることができなかった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、その目的とするところは、熱伸縮性が少ない耐候性、
耐衝撃性に優れた長尺複合成形体の製造方法を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明長尺複合成形体の製造方法は、強化繊維に熱硬化
性樹脂を含浸してシート状プリプレグを形成し、該プリ
プレグを゛芯材層としてその両面に熱可塑性樹脂を被覆
して外皮層が形成された長尺複合成形体の製造方法にお
いて、強化繊維が少な（とも成形体の長手方向に配列し
たロービングを解繊後弛緩状態にした連続長繊維に熱硬
化性樹脂を含浸してシート状プリプレグを形成すること
を特徴とするものである。

本発明における強化繊維としては、ガラス繊維、カーボ
ン繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維等の単独もしくは
それぞれを組合わせた連続長繊維からなるロービングを
解繊して用いるが、これらロービングに不織布、織布、
マット、ネット等の加工物と組合せた多層構造とするこ
ともできる。また、解繊されたロービングは第４図に示
すような連続長繊維が波形状に乱れて弛緩状態にされた
ものであり、その弛緩率は２〜２０％が好ましい。

弛緩率が２０％以上であると、長尺複合成形体の線膨張
係数を低減することが困難であり、２％以下では幅方向
の曲げ強度が弱く、芯材を角樋等の形状にロールフォー
ミング装置を用いて屈曲成形するときに、コーナ一部で
繊維が離れる。

尚、本発明において、弛緩率Ｔ（％）は以下の式で表す
。

ｒ　＝　　（Ｓｔ−３＋）　　／Ｓｔｘ　１００　　　
　　　（ｔ）Ｓ：：緊張状態にあるロービングの長さＳ
ｌ：弛緩状態にあるロービングの長さ、本発明において
熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂等が用いられる。この熱硬化性
樹脂には、硬化剤、増悪剤等が熱硬化性樹脂の性状に応
じて添加される。

また、熱可塑性樹脂として、塩化ビニル樹脂、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等オレフィン系樹脂の他ポリフェ
ニレンサルファイド等のエンジニアリングプラスチック
が用いられる。

本発明におけるシート状プリプレグは、前記強化繊維に
上述の熱硬化性樹脂の原料樹脂液を含浸させ、該含浸樹
脂液を常温下に放置することにより樹脂分を乾燥して得
られる。このプリプレグ中の強化繊維と熱硬化性樹脂の
含有割合は適宜選択できるが、強化繊維の含有量は９０
ｖｏ１％が上限であり、それ以上の含有量となると繊維
同士の結着が不完全であり所望の低熱伸縮の成形体が得
られない、また、シート状プリプレグの厚み、幅は、長
尺複合成形体の形状、寸法に応じて適宜選定される。尚
、シート状プリプレグは透明もしくは不透明のいずれで
もよいが、熱硬化性樹脂に光硬化剤が添加調合されて紫
外線照射により硬化させる場合、紫外線をシート状プリ
プレグの内部まで透過させ完全硬化させるために透明性
を有するシート状プリプレグを用いる方がよい。

本発明の製造方法において、上記シート状プリプレグを
芯材層としてその両面に熱可塑性樹脂を被覆して外皮層
を形成するには、シート状プリプレグを加熱軟化しなが
ら橋形状等の所定形状にフォーミングし、半硬化状態の
プリプレグの両面に熱可塑性樹脂を押出成形により被覆
するとともに、熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度で硬
化架橋反応を同時に行い、強化繊維と熱可塑性樹脂から
なる芯材層と熱可塑性樹脂の外皮層とを一体に接着して
もよいし、また、押出成形により被覆する前に加熱硬化
或いは紫外線照射により硬化を完結させてから、その両
面に接着材を塗布し熱可塑性樹脂を押出成形により被覆
し外皮層を形成してもよい・また・上記押出成形法の他
に、強化繊維に熱硬化性樹脂を予め含浸したプリプレグ
の両面に熱可塑性樹脂シートをサンドイッチラミネート
し、その後、熱可塑性樹脂の軟化温度以上の温度で加熱
軟化しながら槌形状等の所定形状にフォーミングし、同
時に硬化架橋反応を行い、強化繊維と熱硬化性樹脂から
なる芯材層と熱可塑性樹脂の外皮層とを一体に接着する
ようにして複合成形体を得てもよい。

（作用） 本発明は上記した構成において、特にロービングを解繊
後弛緩状態にした連続長繊維から強化繊維を形成し、こ
れに熱硬化性樹脂を含浸してシート状プリプレグを得る
ことにより、このシート状プリプレグを芯材層として用
いると長尺複合成形体の熱膨張係数が略理論値に近く、
且つ衝撃強度の高いものとなる。

（実施例） 次に、本発明長尺複合成形体の製造方法の実施例を第１
図乃至第３図を参照しながら説明する。

第１図はシート状プリプレグを湿式含浸法により製造す
る工程に用いる装置の概略図で、第２図はシート状プリ
プレグのフォーミング、紫外線照射による硬化、押出被
覆の各工程により長尺複合成形体を連続的に成形する装
置の概略図である。

また、第３図はシート状プリプレグを熱可塑性樹脂シー
トでサンドインチラミネートしてからフォーミング、加
熱硬化の各工程により長尺複合成形体を連続的に成形す
る他の例を示す装置の概略図である。

第１図において、ｌｉ　　１・・は連続長繊維からなる
ガラスロービングで、ローター２により解繊と同時に第
４図に示すように連続長繊維が波形に弛緩状態にされる
。この弛緩状態にされたガラスロービングはシート状の
補強繊維３となされ原料樹脂液４の含浸槽５に供給され
る。含浸槽５内には、不飽和ポリエステル樹脂に、光硬
化剤、増感剤等が添加調合された原料樹脂液４が補給さ
れている。この含浸層５では連続長繊維からなる補強繊
維３に原料樹脂液４が含浸されるのであるが、閘脂液が
含浸付着した状態で補強繊維３を引き上げ、更に、圧延
ロール６．６により補強繊維３内に原料樹脂液４を充分
に含浸させるようにしてもよい。尚、弛緩状態にさせる
には上記ローター２の他、含浸層５、圧延ロール６．６
で行っても構わない、原料樹脂液４を含浸したシート状
の補強繊維３は、乾燥機７を通過させることにより樹脂
分を乾燥させシート状プリプレグ８を形成する。

このシート状プリプレグ８はロール状に巻き取られる。

次に、上記ロール巻のシート状プリプレグ８を第２図に
示すようにロールフォーミング装置９に連続的に繰り出
して、このロールフォーミング装置９により加熱軟化し
ながら樋等の所定形状に屈曲成形を施す。

続いて、屈曲成形したプリプレグ８を紫外線ランプ（図
示しない）が配列された反応硬化槽１０に導き、紫外線
ランプにより紫外線照射を施し、不飽和ポリエステル樹
脂を完全に硬化させて樋等の形状をした芯材層１１を得
る０次の接着剤の塗布工程では、芯材層１１の両面に被
覆金型１２により接着剤１３を塗布し、そのまま押出機
のクロスヘツドダイ１４に導き、塩化ビニル樹脂等の熱
可塑性樹脂を外皮層１５として被覆する。その後、サイ
ジング金型１６を通過させることにより表面仕上げを行
いながら冷却し固化してがら引張機１７により引き取る
。

斯くして、得られた長尺複合成形体は第５図に示すよう
な断面構造のものである。

また、第３図に示す他の例について説明すると、同図に
おいて、８１は加熱により硬化するシート状プリプレグ
、１７．１８はロール状に巻き取られた硬質塩化ビニル
樹脂シートである。シート状プリプレグ８１を上下の硬
質塩化ビニル樹脂シー）１７．１８の間に供給し、圧着
ローラ１９．１９によりサンドインチラミネートする。

こうして得られたラミネート品２０を加熱フォーミング
装置９１に導き、硬質塩化ビニル樹脂シート１７．１８
の軟化温度以上に加熱軟化させ硬化させながら樋形状に
曲げ加工を施し、その後、サイジング金型１６を通過さ
せることにより表面仕上げを行いながら冷却し固化して
から引張機１７により引き取る。

次に、本発明方法によって得られた長尺複合成形体の熱
膨張係数等の評価結果について具体的な実施例にもとす
き説明する。

上記の線膨張係数α（１／”Ｃ）の測定は、得られた機
成形体を４ｍの長さに裁断して評価サンプルとし、この
評価サンプルを恒温恒温室に入れ、２０℃での寸法Ｌｔ
Ｏを測定し、次に６０℃に温度を上昇させて寸法り、。

を測定し、その寸法の変化量を測定することにより下記
の式により算出した。

α−（Ｌ＆。−Ｌ２゜）／（４０ＸＬ、。）（ｌ）また
、衝撃強度（ｋｇ−ｃｍ）の測定は、得られたサンプル
を２０ｍｍ　Ｘ　２Ｑｍ−の大きさの試験片に切断し、
この試験片にデュポン衝撃試験機により１．５　ｋｇの
錘を用いて自然落下させ試験片の破損の有無と落下距離
を調べ、破損エネルギーを測定する。

〔実施例１〕 不飽和ポリエステル樹脂（＃７５１０．日本ユピカ製＞
　　１００重量部に対して、光硬化剤（イルガキュア＃
６５１．　　日本チバカイギー製）２．０重量部を添加
調合した原料樹脂液を含浸層５に投入した０次に、ガラ
スロービング（＃４４００゜日東紡）を解繊し、弛緩率
１０％となるように弛緩状態にしながらシート状の強化
繊維３を形成し、この強化繊維３を含浸層５内に導き、
前記原料樹脂液を含浸させて透明性を有するシート状プ
リプレグ８を得た。この時のシート状プリプレグの厚み
は０．５ｍｍ、シートの幅は３００ＩＩＩＩＩ＋で、ガ
ラス繊維の含有率は６０ｖｏ１％であった。

上記シート状プリプレグ８を第２図に示すようにロール
フォーミング装置９により６０〜８０℃で加熱軟化しな
がら樋形状に屈曲成形を施した。

続いて、屈曲成形したプリプレグ８を加熱することなく
そのままの状態で反応硬化槽１０に導き、高圧水銀ラン
プにより１０００　ｍＪ／−の紫外線照射を施し不飽和
ポリエステル樹脂を反応硬化させて、完全に硬化した樋
形状の芯材層１１を得た。この芯材層１１の両面に被覆
金型１２によりエチレン酢酸ビニル系ホントメルト型接
着剤（タケメルトにＭ２２３．式日薬品製）を１７０℃
で塗布し、そのまま押出機のクロスへラドダイ１４に導
き、市販の雨樋用塩化ビニル樹脂を外皮層１５として金
型温度１８０℃で被覆する。その後、サイジング金型１
６を通過させることにより表面仕上げを行いながら略常
温近くまで冷却し固化してから引張機１７により引き取
る。このときのラインの成形速度は３．０ｍ／ｌｌｌ１
ｎであった。得られた機成形体の厚みは１．４ｍ−で、
外観、寸法精度ともに良好であり、線膨張係数は１．６
Ｘ１０−’で、衝撃強度は２０．０−・ｃ＋ｗであった
。

〔実施例２〕 シート状プリプレグとして、実施例１に用いたシート状
プリプレグの光硬化剤に代えて過酸化ベンゾイルを添加
したちの以外は同じ方法で製造した。

このシート状プリプレグ８１を第３図に示すように厚み
がそれぞれ０．５　＋ｕ＋＋の上下の硬質塩化ビニル樹
脂シート１７．１８の間に供給し、圧着ローラ２１によ
り常温でサンドインチラミネートした。

こうして得られたラミネート品２０を加熱フォーミング
装置９１に導き、１２０℃の温度に加熱軟化し同時に硬
化させながら樋形状に曲げ加工を施し、その後、サイジ
ング金型１６を通過させることにより表面仕上げを行い
ながら略常温近くまで冷却し固化してから引張機１７に
より引き取る。

このときのラインの成形速度は３．０　ｍ　／ｓｉｎで
あった。得られた機成形体の厚みは１．４＋ｕ＋＋で、
外観、寸法精度ともに良好であり、線膨張係数は１．６
×１０−ｓ、衝撃強度は２０．０ｋＩｒ−ｃＩＩＩであ
った。

〔比較例１〕 ロービングの連続長繊維が真っ直ぐな状態で、ケン縮率
が０％であること以外は実施例１と同様にして機成形体
を得た。この線膨張係数は１．５×１０−Ｓ、衝撃強度
は５．０１ｑｒ−ｃｏ＋であった。

〔比較例２〕 ロービングのケン縮率が２５％であること以外は実施例
１と同様にして機成形体を得た。この線膨張係数は２．
　Ｉ　Ｘ　１０−’、衝撃強度は２５．Ｑ　ｋｇ−ｃｍ
であった。

〔比較例３〕 ロービングのケン縮率が４０％であること以外は実施例
１と同様にして植成形体を得た。この線膨張係数は２．
５　ｘ　１０−’ｓ衝撃強度は３５．０　ｋｇ−ｃｍで
あった拳 尚、線膨張係数の理論値α。は、一般に、連続長繊維を
真っ直ぐに配列して形成した強化複合材料の場合は、以
下の式（２）が成立すする。

α、＝〔α、　ｘ　Ｈ，ｘφ、＋αｒｘＥｒｘ（１−φ
１）〕／　ＣＢ、Ｘφｍ＋ＥｒＸ（１−φ、））　　　
（２）αＣ：複合材料の線膨張係数（理論値）α、；マ
トリックス樹脂の線膨脹係数 α、；繊維の線膨張係数 Ｅ、：マトリックス樹脂の弾性率 Ｅｆ　：繊維の弾性率 φ、：マトリックス樹脂の体積分率 図に、上記（２）式に基づき線膨張係数の理論値α。

を算出したところ、１．５Ｘ１０−’であり、実施例１
で得られたものは略理論値に近い。

（発明の効果） 本発明長尺複合成形体の製造方法は、強化繊維に熱硬化
性樹脂を含浸してシート状プリプレグを形成し、該プリ
プレグを芯材層としてその両面に熱可塑性樹脂を被覆し
て外皮層が形成された長尺複合成形体の製造方法におい
て、強化繊維が少なくとも成形体の長手方向に配列した
ロービングを解繊後弛緩状態にした連続長繊維に熱硬化
性樹脂を含浸してシート状プリプレグを形成するので、
衝撃強度を低下させることな（略理論値に近い綿膨脹係
数の成形体を得ることができる。この成形体を樋体等の
ように屋外で使用すると、熱伸縮性が小さい耐候性、耐
衝撃性に優れたものであるから長期使用の信頼性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に使用するシート状プリプレ
グの製造装置の一例を示す概略図、第２図は第１図の装
置により得られたシート状プリプレグを用いて長尺複合
成形体を連続的に成形する装置の一例を示す概略図、第
３図は第１図の装置により得られたシート状プリプレグ
を用いて長尺複合成形体を連続的に成形する装置の他の
例を示す概略図、第４図は弛緩状態にあるロービングの
説明図、第Ｓ図は本発明の製造方法により得られた植成
形体の断面図である。 符号の説明 １・・ガラスロービング、３・・強化繊維、４・・原料
樹脂液、５・・含浸槽、８，８１・・シート状プリプレ
グ、９．９１・・ロールフォーミング装置、ｌＯ・・硬
化反応槽、１１・・芯材層、１２・・被覆金型、１３・
・接着剤、１４・・クロスヘツドグイ、１５・・外皮層
、１７．１８・・熱可塑性樹脂シート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸してシート状プリプ
   レグを形成し、該プリプレグを芯材層としてその両面に
   熱可塑性樹脂を被覆して外皮層が形成された長尺複合成
   形体の製造方法において、強化繊維が少なくとも成形体
   の長手方向に配列したロービングを解繊後弛緩状態にし
   た連続長繊維に熱硬化性樹脂を含浸してシート状プリプ
   レグを形成することを特徴とする長尺複合成形体の製造
   方法。