JPH04270639A - 繊維強化合成樹脂複合体の成形方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、芯材層とこれを被包す
る繊維強化合成樹脂層とからなる高剛性の繊維強化合成
樹脂複合体の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維強化合成樹脂成形体の成形方
法としては、種々の方法が知られているが、その内引抜
成形方法は連続成形が可能であり、種々の断面形状を呈
する長尺体を能率よく生産することが出来るので注目さ
れている。中でも、特公昭６０−５４５４号公報には、
金属、木材、合成樹脂、レジンモルタル等を材料とした
芯材と、その外周囲に繊維強化樹脂層を形成した構造の
複合体を、この引抜成形方法により連続的に成形する方
法について記載されている。

【０００３】この方法によれば、芯材と外層用の樹脂や
繊維の材料の種類、各層の厚さ、等を種々組み合わせる
ことにより、断面形状を任意に設定できる引抜成形方法
の特徴と相まって、強度、重量、その他の諸物性の好み
のものを得ることが可能となり、用途に応じた合理的な
諸特性を具備したものが容易に得られるという点で注目
される技術である。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来
技術は、成形通路が設けられた金型に、材料の進行方向
（成形方向）に沿って、予熱区間と加熱硬化区間とをこ
の順に設け、予熱区間に於いて、芯材及び強化繊維を予
熱すると共に、芯材と成形通路内壁面との間に熱硬化性
樹脂を充填するようになし、次いで成形材料が加熱硬化
区間を進行する間に該熱硬化性樹脂を硬化させるのであ
って、予熱区間での金型温度は熱硬化性樹脂の硬化温度
よりも低く設定する必要があった。その為、成形材料の
温度は当然この予熱区間での金型の設定温度以上の温度
とはならず、次の加熱硬化区間での成形材料の加熱は、
専ら金型からの伝熱に頼っていた。従って加熱硬化区間
での成形材料の温度分布についてみると、金型に接する
部分が最も高く、以下内部にいくに従って次第に低くな
り、芯材に接する部分が最も低くなるという高低差のあ
る温度分布になるのである。

【０００５】従って、樹脂の硬化現象はこれに対応して
金型に接する部分から進行し、芯材と接する部分の硬化
がもっとも遅れることになり、この外層部における樹脂
の硬化速度の不均一の為、芯材と繊維強化合成樹脂層と
の界面に、硬化収縮による樹脂の含浸不良が起こり、そ
の結果、ボイド、巣等が発生して芯材層と繊維強化合成
樹脂層との密着性が劣り、強度低下を来すと言う問題が
あり、又芯材と接する部分の硬化を充分にする為に成形
速度を出来るだけ低速に維持しょうとすると、繊維強化
合成樹脂層の厚みが厚くなればなる程成形速度が低下し
、期待する生産速度が得られないと言う問題もあった。

【０００６】本発明は、叙上の如き従来技術の欠点を解
消し、芯材と繊維強化合成樹脂層との密着性がよく、且
つ生産性を犠牲にすることのない成形方法を提供するこ
とを目的としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は、芯材を連続的に
一方向に移送しつつ、その外周面に熱硬化性樹脂を含浸
させた強化繊維を供給して引抜成形することにより繊維
強化合成樹脂層を形成するようにした繊維強化合成樹脂
複合体の成形方法に於いて、熱硬化性樹脂が硬化する迄
の段階で、芯材が熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に
加熱されていることを特徴とする繊維強化合成樹脂複合
体の成形方法をその要旨とするものである。

【０００８】本発明の芯材を形成する素材としては、金
属、木材、各種合成樹脂もしくはこれら合成樹脂の発泡
体、等が用いられる。本発明の繊維強化合成樹脂層に用
いる強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊
維等のロービングやチョップドストランドマット、クロ
スマット、ラミマットなどが挙げられ、これらのロービ
ングやマットを、それぞれ単独で或いは両方を重ねて用
いることが出来る。

【０００９】本発明の繊維強化合成樹脂層に用いる樹脂
の種類としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。本発明に於
いて、熱硬化性樹脂が硬化する迄の段階で、芯材が熱硬
化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱されている為には
、熱硬化性樹脂が硬化する迄の段階で、芯材を加熱する
必要があるが、そのときの温度は特に無闇に高温にする
必要はなく、成形速度とも関係するが、成形通路におい
て芯材と接する成形材料が、金型に接する成形材料がそ
の金型から受ける温度（熱量）とほぼ同じ温度（熱量）
を、芯材から受けるようにすればよい。この場合芯材は
予熱区間で冷却される場合もあるので、その冷却の程度
を見越して予め加熱温度を設定すればよい。

【００１０】又、このときの加熱手段としては、芯材を
熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱できるものであれば
、特に限定されるものではなく、例えば、熱風炉内や加
熱金型内を通過させる方法、遠赤外線を照射する方法等
が好適であり、芯材の材質、形状、大きさ等により、適
宜選択使用すればよい。本発明に於いては、その他は従
来知られている引抜成形方法がその儘採用可能であって
、芯材と、これを被包する熱硬化性樹脂を含浸した強化
繊維とを、内部に成形通路を設けた金型内を通しながら
引き抜き、その間に熱硬化性樹脂を硬化させ、複合体と
して引き出した後、所定長さに切断すればよい。

【００１１】

【作用】本発明は、熱硬化性樹脂が硬化する迄の段階で
、芯材が熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱され
ているので、成形材料が加熱硬化区間で受ける温度分布
において、成形金型の壁面から受ける温度と、芯材と接
する部分から受ける温度との温度差が少なくなる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明繊維強化合成樹脂複合体の
成形方法を実施する場合の成形工程の一例を示す概略説
明図、図２は、同上の成形工程を経て製造された複合体
の一例を示す断面図である。

【００１３】これらの図に於いて、１は芯材層を形成す
る芯材であり、又２は強化繊維であり、ほぼ横方向に移
送される芯材１の周囲から、多数本の強化繊維２が、図
示しないボビンから繰り出され、複数の整列装置３を経
て芯材１の外周囲に導かれ、該芯材１と共に成形金型４
内に移送される。５は、成形金型４の手前に設置された
熱風炉であって、その断面形状は芯材の断面形状に対応
した内周面を有する二重筒形を呈し、該内周面には熱風
吹き出し孔が多数穿接されており、芯材１の外周囲に対
して、熱風６が平均した風速で噴出するようになされて
いる。成形金型４には予熱区間７とその先に設定された
加熱硬化区間８とを有し、予熱区間７には樹脂供給装置
９から熱硬化性樹脂を送り込む為の樹脂通路１０の先端
が、成形通路１１内に開口せしめられている。又、この
予熱区間７は、次の加熱硬化区間８或いは芯材１からの
伝熱により成形材料を加熱するので、特別の加熱装置は
設ける必要はないが、場合によっては熱源となるものを
設置してもよい。尚、１２は引取ロール、１３は繰り出
しロール、１４は成形金型４内に埋設されたニクロム線
からなるヒーターである。

【００１４】このような装置により、先ず芯材１を連続
的に成形方向に移送しつつ加熱装置５の中を通過させる
。この工程により芯材１を熱硬化性樹脂の所定の硬化温
度以上の温度に加熱した状態で強化繊維２をその周囲に
導きつつ、これらの成形材料を成形金型４の成形通路１
１内に送り込む。ここで先ず予熱区間７では、成形材料
が主としてその成形通路１１の壁面から加熱され、又、
既に加熱された芯材１からの伝熱によっても加熱される
。

【００１５】次に、成形材料は加熱硬化区間８では、そ
の成形通路１１の壁面から本格的に加熱されると共に、
芯材１からも引き続き加熱され且つ硬化される。かくし
て、加熱硬化せしめられた成形材料は、引取装置１２に
より引き取られ、図示しないカッターにより定尺に切断
される。得られたものは、図２に示すように、芯材層１
５と、繊維強化合成樹脂層１６とが強固に一体となされ
た二層構造の複合体１７である。

【００１６】実験例 図１に示した成形装置を用い、以下に示す構成に基づい
て複合体の成形を行った。この実験例を従来方法即ち芯
材を加熱いない方法で行った場合と比較した。 １）成形材料 ■．合成樹脂としては、次の硬化特性（ＳＰＩ法による
を持つ不飽和ポリエステル樹脂を用いた。

【００１７】ゲル化時間＝３．５分 硬化時間　　＝４．５分 最高発熱温度＝２４４℃ ■．強化繊維＝ガラス繊維 ■．芯材層＝ガラス長繊維強化発泡ウレタン樹脂製長尺
体（厚さ約２５ｍｍ、積水化学社製、商品名；ＦＦＵ）
２）成形装置 ■．芯材の加熱装置＝加熱金型 ■．予熱区間温度＝６０℃ ■．加熱硬化区間温度＝１５０℃ しかして、全体の寸法が２００（長さ）×３０（幅）×
３０（厚さ）ｍｍであり、繊維強化合成樹脂層の厚みは
５ｍｍである試験片を採取した。

【００１８】比較例 生産方式として、芯材の加熱装置を用いないこと以外は
、実験例１と同様にして成形を実施し、同じ寸法の試験
片を採取した。 ３）温度分布の測定 叙上の実験例及び比較例について、成形工程に於ける各
工程、即ち強化繊維がその繰り出し位置から成形金型に
入る迄の段階（以下「前段階の区間」という）、成形金
型の予熱区間、同加熱硬化区間の各区間における強化繊
維の温度を測定し、その温度分布状況を図３に示す。 尚、この場合、温度の測定方法は、断面が長方形を示す
成形金型の成形通路の内、上側内壁面ほぼ中央部に接し
て通過する強化繊維と、これに対向した位置の芯材の表
面に接して通過する強化繊維とに、それぞれ熱電対を固
定して測定した。図３及び図４に於いて、実線で示す曲
線ａは成形通路に接して通過した強化繊維の温度であり
、破線で示す曲線ｂは芯材の表面に接して通過した強化
繊維の温度である。又、一点鎖線は加熱硬化区間の温度
、二点鎖線は樹脂のゲル化温度をそれぞれ示す直線であ
る。

【００１９】図３及び図４によれば、実験例の場合は、
前段階では芯材は加熱されているから曲線ｂは極めて高
温（金型に入る直前の温度＝１５０℃）であるが、予熱
区間から加熱硬化区間に入ると両者は急速に接近し、加
熱硬化区間の入り口近傍から両者はほぼ一致した推移を
辿っており、このことは芯材と接する部分の硬化の遅れ
は全く無いことを示すものである。一方比較例の場合は
、スタートの時点は常温（金型に入る直前の温度＝２５
℃）であり、しかも予熱区間に入った瞬間から次第に温
度差が大きくなり、成形通路を出たところで初めて一致
することが明らかである。そして、前段階の区間は両者
の温度は一致しているが、成形金型内では芯材と接する
方が低温であり、又、硬化発熱のピークも大きくずれて
いる。つまり、芯材と接する部分の硬化の遅れが明らか
である。 ４）生産能力及び物性試験の測定 生産能力及び物性試験の結果を表１に示す。尚、物性試
験の判定及び測定方法は次の通りである。

【００２０】■．界面　　　　　　　　；目視観察■．
四点曲げ強度；ＪＩＳＫ７０５５（但しスパンＬ＝９０
０ｍｍ）に準拠して測定 ■．密着強度　　　　；ＡＳＴＭＣ２７３−６１に準拠
して測定

【表１】

【００２１】

【効果】本発明成形方法は、熱硬化性樹脂が硬化する迄
の段階で、芯材が熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に
加熱されているので、熱硬化性樹脂が成形通路内で受け
る硬化に要する熱量は、成形金型の壁面のみならず、芯
材からも受けることとなり、しかも成形金型の壁面から
受ける温度と芯材と接する部分から受ける温度との温度
差が極めて少なくなる。従って、樹脂の硬化現象はこれ
に対応して金型に接する部分のみならず、芯材と接する
部分からも進行し、硬化時間がそれだけ早くなると共に
、強化樹脂の厚さ方向各深度における硬化速度が均一化
され、芯材と繊維強化合成樹脂層との界面に、硬化収縮
による樹脂の含浸不良が起こらず、品質に優れたものが
速やかに、安定して得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の繊維強化合成樹脂複合体の成形方
法を実施する場合の成形工程の一例を示す概略説明図で
ある。

【図２】は、同上の成形方法により得られた複合体の横
断面図である。

【図３】は、図１に示す工程に基づいて行った本発明の
実施例に於ける各段階に於ける強化繊維の温度分布を示
す図である。

【図４】は、同上の比較例に於ける温度分布を示す図で
ある。

【符号の説明】

１　　芯材 ２　　強化繊維 ４　　成形金型 ５　　加熱装置 ７　　予熱区間 ８　　加熱硬化区間 １１　　成形通路 １５　　芯材層 １６　　繊維強化樹脂層 １７　　複合体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　芯材を連続的に一方向に移送しつつ、
   その外周面に熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維を供給
   して、引抜成形することにより繊維強化合成樹脂層を形
   成するようにした繊維強化合成樹脂複合体の成形方法に
   於いて、熱硬化性樹脂が硬化する迄の段階で、芯材が熱
   硬化性樹脂の硬化温度以上の温度に加熱されていること
   を特徴とする繊維強化合成樹脂複合体の成形方法。