JPH02220841A - 長尺複合成形体及びその製造方法 - 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、耐久性の優れた長尺複合成形体及びその製造
方法に関する。

（従来の技術） 雨樋などの建材は、塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂
で長尺に成形され、広く使用されている。しかし、かか
る熱可塑性樹脂の成形体は熱伸縮が大きく剛性が小さい
ため、四季や昼夜の気温変化により変形し、またひび割
れが発生し易いという欠点がある。

このような欠点を改良するために、例えば特開昭５８−
２０９５６０号公報には、ガラス繊維マットのような繊
維基材に不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂
液を含浸させて半硬化のプリプレグ芯材を形成し、これ
を押出機のクロスヘッドに導入して塩化ビニルのような
熱可塑性相を溶融押出被覆して、雨樋などの長尺複合成
形体を製造する方法が開示されている。

ところが、かかる長尺複合成形体にあっては、半硬化の
プリプレグ芯材中に残存する熱硬化性樹脂液からの残存
モノマーや溶剤が、押出機のクロスヘッド金型による熱
可塑性樹脂の溶融押出被覆の際に蒸発して樹脂が発泡し
、内部にボイド（空隙）が生じる。

その結果、繊維基材と熱硬化性樹脂との接着性が低下し
、またボイドからクラックが発生し易く、得られる複合
成形体を長期に亘り使用していると、衝撃で芯材の割れ
や眉間剥離が発生するという問題がある。また、プリプ
レグ芯材を完全に硬化させた後に熱可塑性樹脂を溶融押
出被覆しても、溶融押出被覆前のプリプレグ芯材には同
様のボイドが生じるため、上記と同様な問題が発生する
。

（発明が解決しようとする課題） そこで、本発明者は、モノマーや溶剤などの揮発分を含
まない粉末状の熱可塑性樹脂と、この粉末状の熱可塑性
樹脂が含浸され易い連続した多数の長繊維を使用し、こ
の連続した多数の長繊維を流動床に導入して粉末状の熱
可塑性樹脂を含浸させて芯材を形成し、この芯材を押出
機のクロスヘッドに導入して熱可塑性樹脂を溶融押出被
覆し一体化することを試みた。

その結果、芯材とこれに被覆される熱可塑性樹脂との接
着性が向上し、眉間剥離が防止されることがわかった。

しかし、連続した多数の長繊維を用いると、粉末状の熱
可塑性樹脂の含浸性は良好であるが、長繊維が一方向に
配向しているため強度に方向性があり、耐衝撃性が充分
に発現しないという問題のあることがわかった。また、
熱可塑性樹脂を用いるため芯材の耐熱性が充分でなく、
特に長繊維の含有量が比較的少ない場合は、クロスヘッ
ド金型内での樹脂圧力により芯材が変形したり、或いは
得られた成形体を高温で使用すると変形が大きくなると
いう問題もある。

本発明は、上記の問題を解決するものであり、その目的
とするところは、熱伸縮による変形、剛性、耐衝撃性、
耐熱性及び層間剥離が改善され、耐久性に優れた長尺複
合成形体及びそ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） 本発明の長尺複合成形体は、連続した多数の長繊維が熱
可塑性樹脂で固定された少なくとも二枚の芯材の間に金
属シート材が接着されて複合芯材が形成され、この複合
芯材に熱可塑性樹脂が被覆一体化されていることを特徴
とする。

また、本発明の長尺複合成形体の製造方法は、連続した
多数の長繊維を流動床に導入して粉末状の熱可塑性樹脂
を含浸させて少なくとも二枚の樹脂含浸繊維材を作り、
この少なくとも二枚の樹脂含浸繊維材の間に金属シート
材を熱圧着して複合芯材を形成し、この複合芯材を押出
機のクロスヘッド金型に導入して上記樹脂を溶融させる
とともに、熱可塑性樹脂を溶融押出被覆し一体化するこ
とを特徴とする。

以上の構成により、本発明の目的が達成される。

以下、本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図及び第２図は本発明の長尺複合成形体の一例を示
す。第１図において、Ａは軒樋状に成形された長尺複合
成形体であって、１０は複合芯材、２０は複合芯材１０
に被覆一体化された熱可塑性樹脂である。上記の複合芯
材１０は、第２図に示すように、多数の長繊維１１が熱
可塑性樹脂１２で固定された二枚の芯材１０°、１０°
の間に、金属シート材１３が接着されて構成されている
。

長繊維１１としては、ガラス繊維をはじめ、カーボン繊
維、アルミナ繊維、アラミド繊維などのロービングが好
適に用いられる。このようなロービングを長手方向に多
数条配設すると、得られる複合成形体の線膨張係数が理
論値と良く一致するので、本発明ではロービングを用い
これを長手方向に多数条配設するのが好ましい。

多数の長繊維１１を固定している熱可塑性樹脂１２とし
ては、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチ
レンやポリプロピレンなどのオレフィン樹脂、アクリル
樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、塩化ビニル−
エチレン共重合樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合樹
脂、塩化ビニル−アクリル共重合樹脂、塩化ビニル−ウ
レタン共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂に
塩化ビニルをグラフトしたグラフト樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂やポリエーテルス
ルフォン樹脂などのエンジニアリング樹脂等が用いられ
る。

長繊維１１は、熱可塑性樹脂１２に対して理論上は９０
容量％まで含有され得るが、通常、６０容量％以下の範
囲で使用するのが好ましい。長繊維１１が熱可塑性樹脂
１２に対して６０容量％を越えると、衝撃で割れや眉間
剥離が発生し易くなる。

また、金属シート材１３として、鉄鋼、アルミニウム等
の金属箔や金属薄板、或いは網状金属シートが好適に用
いられる。

また、複合芯材ｌＯに被覆される熱可塑性樹脂２０とし
ては、前記した熱可塑性樹脂１２と同様な樹脂であって
、熱可塑性樹脂１２と熱融着する組み合わせのものが用
いられる。例えば、長尺複合成形体Ａが軒樋の場合は、
両方の熱可塑性樹脂１２．２０として耐候性のよい塩化
ビニル系樹脂が好適に用いられる。なお、被覆される熱
可塑性樹脂２０には、炭酸カルシウムなどの無機塩、ア
ルミニウムなどの金属粉、ガラス短繊維、木粉等線膨張
係数の小さい充填剤を含有させると、複合芯材１０との
線膨張係数の差が小さくなるので好ましい。

か（して、本発明の長尺複合成形体Ａが構成される。

第３図及び第４図は本発明の長尺複合成形体Ａの製造方
法の一例を示す。第３図において、ガラスロービングの
ような連続した多数の長繊維１１は、ボビンから繰り出
され長手方向に配列されて、多孔質の底板３１を備えた
流動床３０に導入される。長繊維１１は、通常、流動床
３０に導入される前か、或いは流動床３０の中で解繊具
３２により解繊される。

流動床３０には、粉末状の熱可塑性樹脂１２が空気圧に
より多孔質の底板３１の上方に吹き上げられて浮遊状態
に保たれている。粉末状の熱可塑性樹脂１２の粒子径は
、一般に１０〜２００μ程度とされる。そして、流動床
３０に導入された多数の長繊維１１に、浮遊状態にある
粉末状の熱可塑性樹脂工２が含浸され樹脂含浸繊維材（
１０°）が作られる。この樹脂含浸繊維材（１０”）は
、最終的には複合成形体Ａの芯材１０′を構成する。

樹脂含浸繊維材（１０’）は、図示のように少なくとも
二枚作られる。この少な（とも二枚の樹脂含浸繊維材（
１０’）の間に金属シート材１３が重ねられ、加熱され
た一対のピンチロール４０に通され、そこで少なくとも
二枚の樹脂含浸繊維材（１０’）と金属シート材１３と
が熱圧着される。この場合、一対のピンチロール４０は
一組配置されてもよく、複数組配置されてもよい。図に
おいては二組配置されている。また、長繊維１１に含浸
された粉末状の熱可塑性樹脂１２は、完全に溶融される
必要はなく表面部分のみが溶融されていてもよい。

熱可塑性樹脂１２が完全に溶融していないときは、引き
続いて赤外線ヒーター等を備えた加熱炉５０で加熱され
熱可塑性樹脂１２が完全に溶融される。このようにして
、複合芯材１０が形成される。複合芯材１０は図のよう
に一旦巻き取ってもよいが、巻き取ることなく次の工程
へ連続させてもよい。また、上記の一対のピンチロール
４０と加熱炉５０との配列を逆にし、少なくとも二枚の
樹脂含浸繊維材（１０°）の間に金属シート材１３を重
ねてこれを加熱炉５０で加熱した後に、一対のピンチロ
ール４０で熱圧着してもよい。

次いで、複合芯材１０は、第４図に示すように、平行平
板電極からなる加熱フォーミング装置６０により誘電加
熱又は誘導加熱されて軟化され、軒樋、波板、デツキ材
などの所望の形状に賦形され、引き続いて冷却フォーミ
ング装置６１により冷却される。所望の形状に賦形され
た複合芯材１０は、上記のように冷却フォーミング装置
６１により冷却した方が次のクロスヘッド金型への導入
が円滑になし得て好ましいが、賦形された複合芯材１０
は必ずしも冷却しないでもよい。また、加熱フォーミン
グ装置ｉ６０は、上記のような誘電加熱又は誘導加熱方
式が内部まで均一に加熱されるので好ましいが、外部加
熱方式でもよい。

このように賦形された複合芯材１０は、引き続いて押出
機７１のクロスヘッド金型７０に導入され、そこでクロ
スヘッド金型７０から溶融押出される熱可塑性樹脂２０
が、複合芯材１０の外面に被覆される。この際、複合芯
材１０中の熱可塑性樹脂１２はクロスヘッド金型７０の
中で溶融され、これに溶融押出被覆される熱可塑性樹脂
２０が融着し一体化される。

クロスヘッド金型７０のランド部の長さは、押出温度、
押出速度、使用樹脂等により適宜定められ、その間隙は
所望の形状に設計され、軒樋、波板、デツキ材など所望
の形状に賦形される。

その後、冷却金型等からなるサイジング装置８０により
表面仕上げを行い冷却して、カタピラ弐引張機等の引張
装置９０で引き取り、長尺複合成形体Ａが製造される。

（作用） 本発明の長尺複合成形体においては、連続した多数の長
繊維が熱可塑性樹脂で固定されて芯材が形成されている
ので、線膨張係数が小さく、剛性も高（なる、しかも、
少なくとも二枚の芯材の間に金属シートが接着されて複
合芯材が形成されているので、耐衝撃性及び耐熱性が一
層向上する。

また、本発明方法においては、連続した多数の長繊維を
流動床に導入して粉末状の熱可塑性樹脂を含浸させるの
で含浸が容易に行われ、またこのよにして形成された上
記の複合芯材を押出機のクロスヘッド金型に導入するの
で、上記の熱可塑性樹脂はクロスヘッド金型の熱とこの
金型から溶融押出される熱可塑性樹脂の熱の両方の熱に
より良好に溶融し、多数の長繊維と良好に接着する。

しかも、クロスヘッド金型から押出される熱可塑性樹脂
の押出圧力により、複合芯材とこれに溶融押出される熱
可塑性樹脂とは強く融着し一体化される。

（実施例） 以下、本発明の実施例及び比較例を示す。

ス差遺工 本実施例では、第３図及び第４図に示す方法で、第１図
及び第２図に示す長尺の軒樋複合成形体を製造した。

先ず、ガラスロービング（＃４４００：　日東紡製）１
１を長手方向に多数条配列さて流動床２０に導入し、そ
こで解繊しながら圧力２．５　ｋｇ／　ｃＴＡの空気に
より吹き上げられて浮遊状態にある粉末状の塩化ビニル
樹脂配合物（ＴＫ−４００：信越化学製）１２を含浸さ
せ、厚さ０．３　ｍｍ、幅３００　ｍｍ、ガラスロービ
ング含有１３０容量％のシート状芯材１０゛を二枚作成
した。

上記二枚のシート状芯材１０′の間に、厚さ０゜０５ａ
ｕｎのアルミ箔１３を重ねてこれを表面温度２００°Ｃ
の一対のピンチロール４０．４０に通し熱圧着し、引き
続いて加熱炉５０に通して樹脂１２を１８０°Ｃに加熱
して完全に溶融し、引取ピンチロール５１で引き取り、
複合芯材１０を形成した。

この複合芯材１０をフォーミング装置６０により８０°
Ｃに加熱軟化させ角型の軒樋状に賦形した後冷却した。

引き続いて、賦形された複合芯材１０を押出機のクロス
ヘッド金型７０に導入し、この表面に安定剤などを配合
した塩化ビニル樹脂２０を１８０°Ｃで０．５ｍｍの厚
さに溶融押出して被覆した。

次いで、サイジング装置８０により表面仕上げを行い、
冷却して引張機９０で引き取り、厚さ１゜５ｍｍ０長尺
の軒樋複合成形体Ａを製造した。この時のライン速度は
３ｍ／分であった。なお、上記のクロスヘッド金型７０
は、ランド長さが２００ｆｆｉｍで角型の軒樋状の間隙
を有するものを使用した。

この軒樋複合成形体について、次の方法で熱伸縮性、耐
衝撃性、剛性及び耐熱性を評価した。

その結果を第１表に示す。

（１）熱伸縮性 軒樋成形体を４ｍの長さに裁断して試験片とし、これを
恒温恒温室に入れ、２０″Ｃでの長さＬ２゜を測定し、
次に６０°Ｃに温度を上昇させて６０°Ｃでの長さし、
。を測定し、次式で線膨張係数αを算出した。α＝（Ｌ
、。−Ｌ２゜）／（４０（’Ｃ）　ＸＬ、。）。

（２）耐衝撃性 軒樋成形体から２０ｍｍ　Ｘ　２０＋＋ｍに切断して試
験片を作成し、この試験片にデュポン衝撃試験機で１．
５　ｋｇの錘を落下させ、試験片が破損する落下距離か
ら衝撃強度を測定した。

（３）剛性 軒樋成形体から長手方向へ１５０ｍｏ＋　、幅方向へ２
５ｍｍｍに切断して試験片を作成し、ＪＩＳ　Ｋ　６９
１１に準じて、試験片の長手方向の曲げ弾性率を測定し
た。

（４）耐熱性 軒樋成形体を４ｍの長さに裁断して試験片とし、これを
８０°Ｃのオーブン中に５時間放置した後、その変形状
態を観察した。

ス遣１ 実施例１において、厚さ０．０５踵のアルミ箔を、厚さ
Ｏ，１ｍｎ＋の金網に替えたこと以外は、実施例１と同
様に行った。その結果を第１表に示す。

且較賀↓ 実施例１において、アルミ箔を用いないこと以外は、実
施例１と同様に行った。その結果を第１表に示す。

第１表 （発明の効果） 上述の通り、本発明の長尺複合成形体は、熱伸縮が小さ
く変形や剛性が改善され、さらに耐衝撃性、耐熱性及び
眉間剥離が改善され、温度変化の厳しい環境で長期に亘
って使用しても、変形やひび割れや眉間剥離が起こらず
、耐久性に優れる。

また、本発明の長尺複合成形体の製造方法は、従来の長
繊維に熱硬化性樹脂液を含浸させて芯材を形成するもの
に比べ、複合成形体の内部ボイドの発生が防止され、ま
た複合芯材とこれに被覆される熱可塑性樹脂とが強固に
融着一体化され、上記のような耐久性に優れる長尺複合
成形体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の長尺複合成形体の一例を示す一部切欠
斜視図、第２図は第１図の（イ）部分の拡大図である。 第３図及び第４図は本発明の長尺複合成形体の製造方法
の一例を示す概略図である。 Ａ・・・長尺複合成形体、１０・・・複合芯材、１０”
・・・樹脂合芯繊維材（芯材）、１１・・・長繊維、１
２・・・熱可塑性樹脂、１３・・・金属シート材、２０
・・・被覆された熱可塑性樹脂、３０・・・流動床、４
０・・・加熱ビンチロール、５０・・・加熱炉、６０・
・・加熱フォーミング装置、７０・・・押出機のクロス
ヘッド金型、８０・・・サイジング装置、９０・・・引
張装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続した多数の長繊維が熱可塑性樹脂で固定された
   少なくとも二枚の芯材の間に金属シート材が接着されて
   複合芯材が形成され、この複合芯材に熱可塑性樹脂が被
   覆一体化されていることを特徴とする長尺複合成形体。 ２、連続した多数の長繊維を流動床に導入して粉末状の
   熱可塑性樹脂を含浸させて少なくとも二枚の樹脂含浸繊
   維材を作り、この少なくとも二枚の樹脂含浸繊維材の間
   に金属シート材を熱圧着して複合芯材を形成し、この複
   合芯材を押出機のクロスヘッド金型に導入して上記樹脂
   を溶融させるとともに、熱可塑性樹脂を溶融押出被覆し
   一体化することを特徴とする長尺複合成形体の製造方法
   。