JPH04339635A

JPH04339635A - 繊維強化合成樹脂複合体及びその成形方法

Info

Publication number: JPH04339635A
Application number: JP3307773A
Authority: JP
Inventors: Morio Hattori; 服部　守雄; Akihiro Ueda; 明弘上田; Hajime Naito; 一内藤; Kozo Yoshida; 耕三吉田; Yoshitsugu Oshima; 大島　祥嗣
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1991-02-08
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1992-11-26

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、繊維強化合成樹脂発泡
体からなる芯材層と、連続繊維強化合成樹脂からなる表
皮層とを有する繊維強化合成樹脂複合体及びその成形方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、芯材層として合成樹脂発泡体を用
い、ハンドレイアップ成形方法によりこの芯材層の表面
に繊維強化合成樹脂からなる表皮層を形成してなる複合
体が、軽量にして且つ強度を要求される材料、即ち軽量
構造材として、住宅、土木、建築、運輸等の各種産業分
野の用途に用いられている。

【０００３】この軽量構造材は、硬質の合成樹脂発泡体
を芯材として、その軽量性を生かすと共に、この芯材層
の外周囲に繊維強化合成樹脂層からなる表皮層を積層し
、合成樹脂発泡体の欠点である引張強度や圧縮強度等の
機械的強度に乏しい点を補うことを狙いとして開発され
たものである。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来
技術の複合体の場合、表皮層に繊維強化合成樹脂層を用
いることにより、機械的強度に乏しい芯材層の欠点をか
なり補ったものとなっているが、芯材層として、殆ど機
械的強度を期待できない材質であるところの、単なる合
成樹脂発泡体を用いているので、安全率を考慮する必要
のある構造材には、用途面で自ずから制約があった。

【０００５】また、上記従来技術の複合体を成形する場
合、合成樹脂発泡体からなる芯材層の表面に、繊維強化
合成樹脂を積層する手段として、所謂ハンドレイアップ
成形方法が用いられている。

【０００６】このハンドレイアップ成形法は、予め所定
の形状に成形された合成樹脂発泡体からなる芯材を成形
型とするか、又は別途用意した金属、木、ＦＲＰ等から
なる成形型に合成樹脂発泡体からなる芯材を被冠し、こ
の表面に、例えばガラス繊維のチョップドストランドマ
ットに、不飽和ポリエステル樹脂の重合性モノマー溶液
を含浸させたものを載せ、必要に応じて、その上から脱
泡の為にローラー掛けを行った後、硬化させるという工
程を経るものであって、相当の人手を必要とするばかり
でなく、更に完全なバッチ方式の生産体制であるから、
多品種少量生産には適しているが、一定の規格品を大量
に生産する必要の有る場合には、生産スピードが上がら
ず、非能率的であった。

【０００７】本発明は、上述のごとき従来技術の欠点を
解消し、合成樹脂発泡体としての軽量性が生かされ、さ
らに機械的強度、例えば耐座屈変形性、曲げ強度等にも
優れた複合体を提供すること、併せて、この複合体を製
造する方法として、人手を殆ど必要とせず、大量生産で
きる製造方法を提供することを目的としてなされたもの
である。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】請求項１記載の発明は、繊
維強化合成樹脂発泡体からなる芯材層の表面に、連続繊
維強化合成樹脂層からなる表皮層が積層されてなること
を特徴とする繊維強化合成樹脂複合体をその要旨とする
ものであり、芯材層として、繊維強化合成樹脂発泡体を
用いることにより、複合体の強度向上を図ることを骨子
とするものである。

【０００９】請求項２記載の発明は、長尺の繊維強化合
成樹脂発泡体を、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連続繊維を供給し加
熱して引抜成形す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り、繊維強
化合成樹脂発泡体の帯状のものを使用し、表皮層形成用
強化繊維として、連続繊維を用いることにより、成形方
法として引抜成形方法の採用を可能とし、以て、生産性
向上を図ることを骨子とするものである。

【００１０】請求項１記載の発明の複合体において、耐
座屈変形性、曲げ弾性率、曲げ強度等に優れた複合体、
例えば、梁、高重量支持台のような用途に採用する構造
材としては、芯材として、曲げ弾性率が２０Ｋｇ／ｍｍ
２　以上であることが要求される。また、軽量性のメリ
ットを出す理由で芯材の比重は０．９以下が望ましい。

【００１１】請求項１記載の発明において、芯材として
は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、その他各種
の繊維からなるモノフィラメント、ロービング、クロス
、チョップドストランドマット、コンティニアスマット
等の繊維補強材で、ポリウレタン、フェノール、ウレタ
ン−フェノール等の合成樹脂発泡体、好ましくはポリウ
レタン発泡体を補強した物が用いられる。

【００１２】ここで、繊維の体積含有率は、おおよそ５
〜６０％であり、特に３０％程度とするのが好ましい。５％未満では、繊維による補強効果に乏しく、６０％を
超えると、含浸が不十分となるからである。また、発泡
倍率は、おおよそ３〜３０倍程度であり、特に５倍程度
が好ましい。３倍未満では軽量化が不十分であり、３０
倍を超えると硬度不足となる。

【００１３】このような芯材を製造する方法としては、
例えば、強化繊維の長尺体を連続的に一方向に整列させ
て移送しつつ、その過程で発泡剤を含ませた熱可塑性樹
脂液層中を潜らせて、強化繊維に樹脂液を付着乃至含浸
させ、次にこれを硬化金型内に導入し、引抜成形方法を
用いて硬化成形させるのが一般的であり、効率的である
が、必ずしもこれに限定されるわけではなく、その他、
反応射出成形方法等も採用可能である。

【００１４】上述のようにして得られる芯材は、一般に
、独立気泡構造の発泡体が、強化繊維で補強されている
から、単なる発泡体とは比較にならない程の機械的強度
が備えられ、しかも、木材のような柔弾性と方向性が具
備されたものとなっているのである。

【００１５】請求項１記載の発明における繊維強化合成
樹脂からなる表皮層の強化繊維としては、必ず連続繊維
を用いる。その理由は、強度向上のみならず、上記木材
のような柔弾性と方向性とを更に強力に具現させるため
であり、この連続繊維は、その材質としては、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維、その他芯材層を構成する
強化繊維に採用される各種のものが用いられ、短繊維を
絡ませて糸状にしたもの、モノフィラメント、帯状にな
ったチョップドストランドマット、クロスマット、コン
テイニアスマット等、織物、編物等、何れでもよく、要
は、連続した繊維状物であればよく、これらを単独で、
或いは幾つかの種類のものを組み合わせて用いられる。例えば、マットとロービングとを用いる場合、両者の体
積比率は、マット：ロービング＝２０：８０〜８０：２
０であり、特に、４０：６０が望ましい。２０：８０の
範囲を外れると表層の縦割れが生じやすくなり、８０：
２０の範囲を外れると強度の発現が不十分となる。

【００１６】また、表皮層を構成する樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂
、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を用いる。ここ
での繊維体積含有率は、２０〜７０％であり、特に６０
％が望ましい。２０％未満では、強度不足であり、７０
％を超えると所謂樹脂枯れが生じ易い。

【００１７】芯材層の厚みとしては特に限定はなく、ま
た表皮層の厚みとしては、通常１〜１０ｍｍであり、な
かでも２．５ｍｍ前後としたほうが、複合体とした場合
に、最も比強度効率がよく、２．５ｍｍよりも大幅に薄
い場合、厚い場合には共に比強度が低下する。

【００１８】次に、請求項１記載の発明の複合体におけ
る各層の強度の一例を、表１に示した。なお、この場合
、繊維強化合成樹脂層の厚みが２．５ｍｍ、芯材層の厚
みが３０ｍｍのものをそれぞれ単独で測定した値である
。

【００１９】

【表１】

【００２０】（注）測定方法は、曲げ強度、曲げ弾性率
、共にＪＩＳＫ７０５５に準拠した。請求項１記載の発明の複合体の形状は、例えば、図１（
イ）〜（ニ）に示すように、各種の横断面形状のものが
挙げられ、用途に応じて、適宜決定される。図１におい
て、９、９１、９２及び９３は繊維強化合成樹脂発泡体
からなる芯材層であり、１０、１０１、１０２及び１０
３は連続繊維強化合成樹脂からなる表皮層であり、１１
、１１１、１１２及び１１３は複合体である。

【００２１】次に、請求項２記載の発明成形方法につい
て説明する。請求項２記載の発明は、上述のような請求
項１記載の発明の繊維強化合成樹脂複合体を製造するの
に用いて好適な成形方法であって、その一例を図２によ
って説明する。

【００２２】図２において、１は芯材層を形成する芯材
であり、また２は連続強化繊維であり、ほぼ横方向に移
送される芯材１の上方と下方の二方向から、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、液状の熱
硬化性樹脂を注入した樹脂液槽３の中を通過した後、複
数の整列装置４を経て移送され、芯材１の外周囲に導か
れるとともに、一方、不織布５を繰り出しながら、この
強化繊維２の上に移送し、これらの成形材料を、引抜成
形金型６内に送り込む。

【００２３】次に、この成形金型６内で加熱硬化せしめ
られた成形材料は、複合体７となって、引き取り装置８
により引き取られ、適宜図示しないカッターにより定尺
に切断される。尚、強化繊維２に熱硬化性樹脂を含浸さ
せるには、上記例のようにボビンから繰り出した後、樹
脂液層を通過させて含浸させてもよく、又、成形金型６
の成形通路内に開口した図示しない樹脂液層挿入口より
樹脂液を送り込んで、含浸させる等その他公知の方法が
採用され得る。

【００２４】かくして、図１（イ）に示すように、芯材
層９を表皮層１０が被覆し、両者が強固に一体となされ
た複合体１１が得られる。

【００２５】

【作用】請求項１記載の発明は、繊維強化合成樹脂発泡
体からなる芯材層の表面に、連続繊維強化合成樹脂層か
らなる表皮層が積層されてなる複合体であるから、高度
の曲げ強度や、集中荷重強度を具備したものが得られる
。

【００２６】請求項２記載の発明は、長尺の繊維強化合
成樹脂発泡体を、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連続繊維を供給して
引抜成形するので、繊維強化合成樹脂複合体を、連続生
産することが出来る。又、その芯材の成形にも引抜成形
方法が用いられるので、芯材の成形ラインと、本発明の
成形ラインとを直結することもできる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例について詳細に説明する。請求
項１及び２記載の発明の一実施例を、図１（イ）に示さ
れたものについて、更に詳細に説明する。実施例１図１（イ）に示す複合体１１は、図２に示す成形工程を
用い、上述の通りの手順で得られたもので、図示の通り
断面形状が長方形を呈し、幅寸法が２００ｍｍの長尺も
のであって、芯材層９の外周面に表皮層１０を形成した
ものであり、芯材層９の厚みは２５ｍｍであり、表皮層
１０の厚みは２．５ｍｍである。

【００２８】この複合体は図２に示した成形工程を経て
成形されたもので、各層を構成する素材は次の通りであ
り、１５０〜１８０℃の温度で引抜成形した。 ■．芯材層；ガラス繊維のロービングで強化されたポリ
ウレタン発泡体（ガラス繊維含有率＝３０体積％、発泡
倍率＝５倍、成形方法＝引抜成形） ■．繊維強化合成樹脂層；ガラス繊維のロービング（４
４５０番、旭ファイバー社製）と、ガラス繊維のコンテ
ィニアスマット（４５０番、旭ファイバー社製）とが、
その構成がマット：ロービング＝４：６となるように形
成されている。合成樹脂＝不飽和ポリエステル樹脂。

【００２９】複合体の寸法は幅９００×厚さ３０×長さ
４０００ｍｍであり、生産速度は４分／個、要した人員
は単純作業者０〜０．５名であった。そして、物性試験の為に、上記複合体から寸法が２００
（幅）×３０（厚み）×１０００（長さ）ｍｍの寸法の
試験片を採取した。実施例２芯材層の素材としては、その成形方法として反応射出成
形法（略称＝ＲＩＭ）を用いて成形されたもの、即ち、
密閉金型内に長さ３０〜５０ｍｍのガラス繊維をウレタ
ン発泡体と併せて注入し、室温で硬化成形したところの
、ガラス短繊維で強化されたポリウレタン発泡体（ガラ
ス繊維含有率＝３０％、発泡倍率＝５倍）を用いたこと
以外は、実施例１と同様にして複合体を成形し、試験片
を採取した。比較例１複合体の成形方法として、ハンドレイアップ成形方法を
用いたこと以外は、実施例１とほぼ同様にして９００×
３０×４０００ｍｍの複合体を成形し、同様の試験片を
採取した。生産速度は６．５時間／個、要した人員は熟
練作業者１名であった。比較例２断面形状が長方形を呈し、幅寸法が２００ｍｍの長尺も
のであって、芯材層がなく、内部が中空となされ、ＦＲ
Ｐの素材からなる厚みが２．５ｍｍの繊維強化合成樹脂
層を有する引抜成形品より、同じ寸法の試験片を採取し
た。

【００３０】上述の各実施例及び比較例について実施し
た物性試験の結果を表２に示す。尚、物性試験方法は次
の通りである。（イ）曲げ強度及びみかけ曲げ弾性率；ＪＩＳＫ７０５
５に準拠して測定（ロ）集中荷重（圧縮）強度；ＪＩＳＫ７０５６に準拠
して測定

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、繊維強化合成樹
脂発泡体からなる芯材層の表面に、連続繊維強化合成樹
脂層からなる表皮層が積層されてなる複合体であるから
、得られる成形体の芯材は単なる合成樹脂発泡体ではな
く、繊維強化合成樹脂発泡体であるから、その外層を構
成する連続繊維強化合成樹脂層と相まって機械的強度、
特に、高度の曲げ強度や、集中荷重強度を具備したもの
が得られる。

【００３３】従って、建築材料、構築材料等、比較的大
きい機械的強度を要求される用途面に、安心して採用可
能となり、軽量構造材としての用途範囲が拡大する。請
求項２記載の発明は、長尺の繊維強化合成樹脂発泡体を
、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連続繊維を供給し加熱して引抜成形
するので、繊維強化合成樹脂複合体を、連続生産するこ
とが出来る。又、その芯材の成形にも引抜成形方法が用
いられるので、芯材の成形ラインと、本発明の成形ライ
ンとを直結することもできる。

【００３４】従って、大量生産することができ、製造コ
ストの逓減を図り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、請求項１記載の発明の複合体の、各種の例
を示す横断面図である。

【図２】は、請求項２記載の発明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。

【符号の説明】

１　　芯材２　　強化繊維５　　不織布６　　成形金型７　　複合体９　　芯材層１０　　表皮層１１　　複合体９１　　芯材層９２　　芯材層９３　　芯材層１０１　　表皮層１０２　　表皮層１０３　　表皮層１１１　　複合体１１２　　複合体１１３　　複合体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　繊維強化合成樹脂発泡体からなる芯材
層の表面に、連続繊維強化合成樹脂層からなる表皮層が
積層されてなることを特徴とする繊維強化合成樹脂複合
体。
【請求項２】　　長尺の繊維強化合成樹脂発泡体を、連
続的に一方向に移送しつつ、その外周面に、熱硬化性樹
脂を含浸させた連続繊維を供給し加熱して引抜成形する
ことを特徴とする芯材層と表皮層とからなる繊維強化合
成樹脂複合体の成形方法。