JPH04202531A - 補強材、構造材料、及びそれらの製造法 - 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１ 本発明は、補強材に関する。又本発明は、テニス、スカ
ッシュ、バドミントン等のラケットフレーム、テントフ
レーム用ポール、構造材用パイプ、埋設土管、ブロック
、釣竿等に使用するに適し、補強材で補強された構造材
料に関する。

［従来の技術］ 本発明者等は先に、補強材で補強された構造材料として
、モノマーキャスティング法により製造したものを提案
した（特開昭６３−２１２５１４号公報）。例えば同号
公報に於いては、補強材である連続繊維及び／又は長繊
維（成るいはこれらの繊維をナイロン表面処理したもの
）を中芯のまわりにロービングを必要量巻き付け、その
後モノマーキャスティング法を用いて構造材料を製造す
る方法が述べられている。そのようなモノマーキャステ
ィング法を用いた製造法は、従来の製造法に比し、得ら
れる構造材料の軽量性、強度、曲げ弾性率等が優れ、且
つ形状及び材料の設計自由度が大きいと有利性を持つ。

しかしながら、同号公報の製造法に於いては、補強用繊
維は固定されておらず、従って中芯のまわりにロービン
グを必要量巻き付ける際に巻角度を維持する為に巻テン
ンヨンを強くする必要かある。しかし強過ぎるとモノマ
ーキャスティングの際モノマーの浸透を阻害し、又緩過
ぎるとモールド封入時にモールド噛みを生じたりモノマ
ーの浸透時、繊維角度か変化して、何れの場合も所望の
強度を得る事は難しい。それ故巻テンションの強さの調
整か必ずしも容易でなかった。特に中空品製造では、中
芯をチューブで包み、その上に補強材をセットし、中芯
を抜いて金型に入れ、しかる後にモノマーを浸透させ重
合成型するが、単に中芯のまわりに補強繊維を巻き付け
たものでは、脱芯後の形状保持性か必ずしも十分でなか
った。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記発明を更に発展させ、巻テンションの強
さの調整が不要で且つ巻角度及び形状等が確実に保持さ
れる補強材、及びそれにより補強された構造材料、更に
それらの製造法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、基布上に連続繊維及び／又
は長繊維を予め固定した補強材を用いれば、優れた功を
奏することを見出し、本発明を成すに至った。

即ち本発明は、基布上に連続繊維及び／又は長繊維を固
定してなる補強材（特に、上記基布上に上記繊維を一定
方向に引揃えて固定してなる上記補強材）、上記基布と
繊維とを、ステ、チング及び／又は接着して固定するこ
とにより製造される上記補強材の製造法、上記補強材で
補強された構造材料、及び、予め所定の形状にした上記
補強材に、重合性モノマー、重合触媒及び重合開始剤を
注入し、加熱硬化して製造される上記構造材料の製造法
を提供する。

本発明の補強材に用いる基布は、カラス繊維製、炭素繊
維製、プラスチ、り繊維製、熱接着開裂［即ち熱により
溶融接着するもの、例えばタイアミド１０００ンリーズ
（タイセル化学工業（株）製）］の１種以上を使用出来
る。基布の形状は特に限定されないか、例えばマット、
ペーパー、／−ト、フェルト、フィルム、成るいはこれ
らのメノンユ状のもの等であってよい。基布は１枚以上
使用してよい。

本発明の補強材に用いる連続繊維及び／又は長繊維（以
下、単に「連続・長繊維」と言うこともある。）は、補
強繊維として通常用いられるものでよい。例えばガラス
繊維、炭素繊維、プラスチック繊維、芳香族ポリアミド
繊維、及び 等の１種以上を使用できる。連続・長繊維の形状は、ク
ロス、スリーブ、ロービング等であってもよい。

基布上の連続・長繊維の密度は特に限定されず、要求特
性に応じて決定されうる。

本発明の補強材は、上記基布と連続・長繊維とをステッ
チング及び／又は接着して固定することにより製造され
る。ステッチングは通常の方法、例えばステッチングマ
シン等で行なってよい。接着も通常の方法でよく、例え
ば基布と連続・長繊維とを、ホットメルトにより又は適
当な接着剤（例えばポリ酢酸ビニル等のビニル系接着剤
）等により行なってよい。特に基布か前記フィルム状熱
接着剤の場合は、このフィルム玉に連続・長繊維をセン
トし、それを熱ロールを用いて溶融接近して固定する事
もできる。又固定は、連続・長繊維に部分的でもよい。

例えば成る間隔て成る巾のフィルム状熱接着剤で固定す
る事もてきるし、メ。

シュ状フィルムの熱接着剤で固定する事もてきる。

特にメ、ンユ状フィルムの熱接着剤の使用は、強化材に
柔軟性をもたらし中芯への成形を容易にする。

本発明の補強材に於いて基布上の連続・長繊維の配置様
式は適宜選択してよいが、例えば連続・長繊維がロービ
ング等である場合は、これを基布上に一定方向に引揃え
て配置するのが好ましい（第１図参照）。一定方向に引
揃えることにより、複合材として強度の異方性設計か容
易という効果が得られる。

上記のようにして製造される本発明の補強材は、連続・
長繊維か基布上にしっかり固定しであるので、例えば構
造材料の製造工程中に連続・長繊維の配列か乱れたり、
或いは形状か変化したりすることがない。従って本発明
の補強材は、構造材料等の製造に好適に用いることが出
来る。

本発明の構造材料は、例えば予め所定の形状にした補強
材に、重合性モノマー、重合触媒及び重合開始剤を注入
し、加熱硬化して製造される。具体的には前記特開昭６
３−２１２５１４号公報に記載のモノマーキャスティン
グ法に従って行なってよい。即ち、例えばパイプ状構造
材料を製造する場合は、上記補強材を中芯のまわりに必
要量巻きつけたり、スリーブとして中芯のまわりを被覆
したりして、予め所定の形状にしてモールド内に設置さ
れる。成るいはブロック状の製品を得る場合は型内に予
め配置しておけばよい。

次いてモールド内の補強材中に、マトリックスを形成さ
すための重合性モノマー、重合触媒、及び重合開始剤等
を注入し重合硬化する。重合性モノマーとしては、ε−
カプロラクタム、ω−ラウロラクタム、ジノクロペンタ
ジェン等のアニオン重合性モノマー、エポキン樹脂、ウ
リア樹脂等が挙げられ、これらの１種以上使用してよい
。重合触媒としては、アニオン重合触媒か挙げられる。

アニオン重合触媒としては、水素化ナトリウム、ナトリ
ウム、カリウム、水素リチウム等が挙げられる。これら
は１種以上使用してよい。重合開始剤としては、例えば
Ｎ−アセチル−ε−カプロラクタム、トリアリルイソシ
アヌレート、Ｎ−１１１工チレンイミン誘導体等が挙げ
られ、これらは１種以上使用してよい。

重合組成は適宜選択されるが、例えば重合性モノマー１
００重量部に対し、重合触媒は０１〜５．０モル％、重
合開始剤は０．０５〜１．０モル％が好ましい。構造材
料中の補強材の重量は適宜選択されるが、例えば１０〜
６０重量％てあってよい。

上記各配合剤の添加組合せ、順序等は特に限定されず、
同時に加えてもよいし、別々に加えてもよい。

成形条件は適宜選択されるが、例えば１２０〜２００°
Ｃて０．０５〜５分てあってよい。

［発明の効果］ 本発明の補強材を用いる事により、基布上の補強用連続
・長繊維の間隔は例え中芯に緩く巻き付は脱芯としたと
しても形状が一定に保たれ、中芯に強く巻き付ける必要
が無く、結果としてモノマーの浸透か容易となる。又、
構造材料中の補強材の分布は均一であり、従ってモノマ
ーの浸透も均一となって、均一な構造材料を与える。そ
の結果強度等に優れた構造材料となる。

上記の効果により、本発明の補強材を任意の角度に設定
して容易に構造材料を形成する事が始めて可能となるの
である。

５実施例］ 以下本発明を、添付の図面を用い実施例で具体的に説明
する。

（実施例１） ６にフィラメントの炭素繊維を１００本引き揃え、融点
９５〜１１５°Ｃのナイロン１２系メ、シュ状のフィル
ム状熱接着剤　ダイアミド１０００ンリーズ（タイセル
化学工業株式会社）の上に置き１２０°Ｃに加熱したテ
フロン製の熱ロールを通す事により固定した。

第２図に示す中芯（３）を６０μ厚さのナイロンチュー
ブ（４）で包み、そのまわりに前記補強材（５）を重量
％て３５％になるように軸方向に２５°の角度をなすよ
うに積層して巻き付けた後、中芯（３）を抜いて金型に
入れた（第３図（ａ）及び（ｂ））。

次に真空ポンプを用いてモールド（６）内（ナイロンチ
ューブ（４）とモールド（６）間）をｌｍｍＨｇまで減
圧した後ナイロンチューブ（４）内をＩＫｇ／ｃＩｔに
加圧した。次に１５０’Ｃでモールド（６）を加熱した
。

１００ｇのε−カプロラクタムを１０００ｃｃのフラス
コ中で窒素置換しながら１３０℃ニ加熱溶融し、０．２
１ｇのＮａＨ（５０％油性）を加え完全に反応溶解させ
た。同時に他方の１０００ｃｃのフラスコ中に１００ｇ
のε−カプロラクタムを秤取し、同様に窒素置換しなか
ら１３０’Ｃに加熱溶融した後０．１３ｇのＮ−アセチ
ル−ε−カプロラクタムを加え完全に溶解させた。前記
モールド内に前記ラクタム混合液を注入口（７）より同
時に注入し、すばやく蓋を閉めて３０分間１５０°Ｃに
保った。

これにより中空パイプ状のＦＲＰか得られたが、補強材
への樹脂の浸透は良好であり、繊維の角度も大きな変化
は認められなかった。

（比較例１） 本発明の補強材を用いるかわりに、６にの炭素繊維を使
用した以外は実施例１と同様な操作を行った。

中芯を抜きモールドへの移動により、繊維角度は大きく
変化した。又モールドへのセットも難しく成型品にモー
ルド噛み跡が顕著であった。補強材への樹脂の浸透は不
均一であり結果として補強材の成型品中の分布は不均一
であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、補強材の斜視図を示す。第２図は中芯に補強
材を巻きつけた状態の断面図を示す。第３図（ａ）及び
第３図（ｂ）は、それぞれモールド内での構造材料の製
造装置の横断面図及び正面図を示す。 １・・基布、２・・・連続・長繊維、３・・・中芯、４
・ナイロンチューブ、５　補強材、６　モールド、７・
・注入口。 特許出願人　住友ゴム工業株式会社 代　理　人　弁理士　青　山　　葆　ほか２名第１図 第２図 ５−Ｅ＝＝＝＝＝コ 第３図（Ｇ） 第３図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基布上に連続繊維及び／又は長繊維を固定してなる
   補強材。 ２、該基布上に該繊維を一定方向に引揃えて固定してな
   る請求項１記載の補強材。 ３、該基布と該繊維とを、ステッチング及び／又は接着
   して固定することにより製造される請求項１又は２記載
   の補強材の製造法。 ４、請求項１又は２記載の補強材で補強された構造材料
   。 ５、予め所定の形状にした該補強材に、重合性モノマー
   、重合触媒及び重合開始剤を注入し、加熱硬化して製造
   される請求項４記載の構造材料の製造法。