JPH0516253A - 繊維補強樹脂成形物とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】重量に比して機械的物性の良好な軽量ＦＲＰ複
合成形物とその合理的な成形方法を提供する。 【構成】中空繊維を補強繊維として使用するか又は中空
繊維と非中空補強繊維を使用し、樹脂を用いて軽量なＦ
ＲＰに成形する。加熱発泡膨張可能な繊維と中空繊維と
を芯材とし、補強繊維で外側を編み上げた棒状物、さら
にこれに樹脂を含浸した棒状物（中間素材）を作り、こ
れを金型に入れ、樹脂の存在下で加熱して成形するのが
好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維補強樹脂（ＦＲＰ）
成形物及びその製造法に関する。更に詳しくは中空繊維
を用いた軽量な新規なＦＲＰ成形物及びその製造法に関
する。

【０００２】樹脂成形物は各種の工業製品となれさてお
り、耐蝕性、耐薬品性、軽量性等を生かした用途に好適
に用いられている。特に軽量化を望む場合には、成形物
中に気泡、中空粒子を分散させてフォーム、シンタクチ
ックフォームとしたり、軽量化相応以上に物性を求める
場合には、繊維補強樹脂成形物（ＦＲＰ）にされてい
る。特に軽量化と物性の双方を求めた例として、ＦＲＰ
化とフォーム化の両者を組合せた繊維補強されたフォー
ム、シンタクチックフォームや繊維補強樹脂層とフォー
ム層とのサンドイッチ材が用いられている。本発明はこ
れら一連の軽量ＦＲＰ樹脂成形物の改良された成形物と
その製造方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】繊維補強樹脂成形物は、物性に比して軽
量であることを利用して各種の成形物に用いられてい
る。所定の目的内でこの物性をほぼ維持したまま、更に
軽量化を図る方法として、フォームを芯材とする繊維補
強樹脂（サンドイッチ材等）のようにフォームコアを利
用する方法が考えられている。特に軽量のフォームコア
の外側を繊維補強樹脂材料で覆ったものは、重量に比し
て優れた物性のものを得ることが出来ることはよく知ら
れている。

【０００４】この製造方法は、大別してフォームコア
と表皮になる繊維補強樹脂成形物（以下、ＦＲＰと略称
することがある）とをそれぞれ成形して、両方を貼り合
せる方法、フォームコアの外側にＦＲＰを成形する方
法、中空のＦＲＰを成形して、その中にフォームコア
を成形する方法、フォームコアと表皮ＦＲＰを同時に
成形する方法、等がある。これらのフォームコアは通常
のフォームのほか中空粒子を用いたシンタクチックフォ
ームと呼ばれるもので形成したものも知られており、両
者を通じて、フォームコアをウィースカー等の短繊維で
補強することも知られている。

【０００５】また、樹脂を繊維で補強する際に、一般に
短繊維を用いるより長繊維を用いる方が物性面等で優れ
ていることは知られているが、フォームコアを長繊維で
補強する例は少ない。発泡性の樹脂又はその原料を長繊
維の織物、編み物等に含浸させて発泡させることは、均
一に微細な気泡を得ることが難しい等の問題があり、工
業的には必ずしも容易ではないからである。他方、気泡
や中空粒子は、当初から気泡、中空体であるか、成形の
途上で発泡、膨張するかにかかわらず、成形に際して浮
上しやすく、成形物が不均一になったり、所期の成形物
にならなかったりする。このための対策も古くから考え
られているが（例えば中空体では特公昭４８−２８７７
６，特公昭５１−４６５３４等）、工業的に実施する上
では十分とは言えない。

【０００６】また、近年、熱可塑性樹脂をマトリックス
樹脂とした繊維補強樹脂成形物の検討がなされており、
マトリックスとすべき熱可塑性樹脂を繊維となし、補強
繊維と共に織物を作りプリプレグとして、これを加熱、
加圧して成形する方法が検討されている（Ｆ／Ｆコンポ
シットと呼ばれる）が、これを具体的に軽量化する方法
は未だ確立されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のＦＲＰより軽量な低密度の新規ＦＲＰ成形物と、それ
を効率的かつ経済的に製造する方法を提供することにあ
り、特に合理的な新規サンドイッチ材とその製造法を提
供することにある。また、かかる新規サンドイッチ材に
おいて均一成形等に課題の残るフォームやシンタクチッ
クフォームを用いずに軽量化を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は上述の目的を
達成すべく研究の結果、長繊維で補強した通常のＦＲＰ
より更に軽量なＦＲＰを合理的に得ようとするとき、補
強繊維として特に軽量な中空繊維を用いるかあるいは中
空繊維と非中空の補強繊維とを併用することにより、こ
の目的を達成出来ることを見出した。そして、この際、
非中空補強繊維を外層に偏在させて中空の繊維を内層に
集中させて成形すると特に曲げ物性等が優れたものが得
られることも判明した。更に、中空繊維単独よりも成形
時の加熱により発泡膨張し得る繊維（本発明では「発泡
性繊維」と総称する）を中空繊維と併用することが特に
有用であることも判明した。

【０００９】即ち、本発明の繊維補強樹脂（ＦＲＰ）成
形物は、中空繊維又はこれと非中空繊維との集合体を樹
脂で固めた見掛密度１．０ｇ／cm³ 以下の軽量ＦＲＰ成
形物であり、更には、中空繊維を含む相（層）をコアと
し、非中空繊維で補強した相（層）を表層部とする高物
性の新規軽量ＦＲＰ成形物である。

【００１０】本発明のＦＲＰ成形物における中空繊維は
原則として長繊維を使用する。かかる中空繊維は、両端
を結ぶ気孔（中空部）が貫通している繊維のみではな
く、この気泡が断続しているもの、気泡が連続的に並ん
でいるものを含む。いずれも見掛け密度が１．０ｇ／cm
³ 以下、好ましくは０．８ｇ／cm³ 以下のものを使用す
る。この中空繊維は、紡糸された段階で気泡（中空部）
を有する通常の中空繊維ばかりでなく、発泡性繊維をＦ
ＲＰ成形時に加熱発泡させて繊維内に気泡（中空部）を
発生させたものでもよい。

【００１１】中空繊維としては、それ自体がＦＲＰ成形
物の補強効果をもつものを用いることができ、場合によ
ってはそれが好ましい。補強効果をもつ中空繊維の例と
して、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維の中空繊維、
ポリエステル特にポリアリレート繊維、ポリアミド特に
アラミド繊維、高強力ポリオレフィン繊維等の有機繊維
の中空繊維が挙げられる。

【００１２】しかし、一般に中空繊維は、強度等の機械
的物性を保持したまま、軽量化することは困難なので、
成形物の軽量化を図る中空繊維と補強効果の大きい非中
空繊維を併用することが好ましい。例えば中空繊維とし
て、物性の比較的低いレーヨン等のセルロース繊維、ア
セテート繊維、ポリスルフォン繊維、ポリオレフィン繊
維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の中空繊維を
用い、補強用の非中空繊維として炭素繊維、ガラス繊
維、アルミナ繊維等の無機繊維、ポリアリレート等のポ
リエステル繊維、アラミド等のポリアミド繊維、高強
度、高弾性率のポリオレフィン繊維等の有機繊維、麻、
木綿等の天然繊維などを併用することがさらに好ましい
場合が多い。

【００１３】なお、中空繊維として、樹脂が浸透するが
自由には透過しない多数の気孔を有するものを用いるこ
とが好ましい場合がある。樹脂と該中空繊維を複合化す
るに際して接着を良好にする効果のためである。

【００１４】中空繊維は各種の方法で製造されている
が、本発明はその方法を特に限定するものではない。連
通した中空部を有する中空繊維の製造方法としては、例
えば紡糸孔断面形状がＣ字型、三日月型、部分欠損リン
グ型等の紡糸孔から紡糸する方法の他、可溶性の芯（コ
ア）の外側に目的とする非溶性の所定ポリマーの外殻
（シース）を持つシース・コア型コンジュゲート繊維を
紡糸して芯のみを溶出させる方法などがあげられる。こ
の際、外殻（シース）層にも可溶成分を含ませれば微細
な孔、例えば樹脂を浸透させるが自由には透過させない
微細孔、を形成させることが出来る。

【００１５】一方、多数の気泡が並んでいる中空繊維
は、例えば発泡剤を分散させた樹脂を紡糸して、紡糸ノ
ズルからの吐出に際して発泡させて得ることが出来る。
このような場合にはしばしばマスターチップを混合して
紡糸する方法がとられる。ポリオレフィン中空繊維の製
造等で用いられることが多い。

【００１６】また、本発明では、原料繊維として中空繊
維に加えて未発泡の発泡性繊維を用い、成形段階の加熱
によって繊維内で発泡を起させ、結果的に中空繊維を形
成させるようにしてもよい。

【００１７】このような、成形時の加熱により発泡膨張
可能な発泡性繊維としては、例えばアゾジカルボンアミ
ド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ジニ
トロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、
４，４′オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジッド、
パラトルエンスルホニルヒドラジッド等のヒドラジッド
類等の有機発泡剤あるいは例えば炭酸水素ナトリウム等
の無機発泡剤を溶解または分散させた樹脂を紡糸して得
ることが出来る。このような樹脂としては、ポリエステ
ル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリ
ル、ＡＢＳ、フェノキシ樹脂等の熱可塑性樹脂や、高分
子量のエポキシ樹脂原料等の実質的に熱可塑性である熱
硬化性樹脂原料（モノマー、オリゴマー）等が挙げられ
る。さらに、気化膨張する材料や液化させた材料からな
る発泡剤を包含する樹脂を紡糸した繊維、例えばイソブ
タン等の炭化水素やフレオン等のハロゲン化炭化水素を
包含した樹脂を紡糸したもの等が挙げられる。このよう
な樹脂としてはポリ塩化ビニリデンやポリアクリルニト
リル、ポリフェニレンオキサイドなどやその混合物、共
重合体などが挙げられる。

【００１８】このような発泡性繊維は、溶融紡糸、乾式
紡糸、湿式紡糸の各方法で製造することが出来る。溶融
紡糸では当然ながら発泡剤の発泡温度以下で紡糸するこ
とが必要であり、これが困難な場合には溶液として乾式
紡糸、湿式紡糸が採用される。この際の溶媒は発泡剤を
損なわないものであることが必要である。炭化水素やハ
ロゲン化炭化水素等を用いる場合には樹脂と混合して加
圧領域に紡出することが必要な場合が多い。なお、本発
明方法で用いる発泡性繊維は紡糸等において部分発泡し
ていても、ＦＲＰ成形時にさらに発泡膨張可能であれば
その目的を達成できるので、このような繊維も使用し得
る。

【００１９】本発明における発泡性繊維とは、加熱すれ
ば繊維から外部に気泡を生ずる繊維と加熱すれば繊維内
で発泡して膨張する繊維を総称し、例えば発泡剤を含み
加熱されて柔らかくなって発泡して気泡を含んだ繊維と
なるもの、繊維中に含まれる膨張材料が膨らむもの、あ
るいは使用に際しては繊維状であるが加熱時に溶融して
繊維形態を失ってから発泡するもの等を含む。本発明に
おいて中空繊維と発泡性繊維を併用する場合には、上記
何れの発泡性繊維を使用しても差しつかえない。

【００２０】本発明は軽量のＦＲＰ複合成形物を目的と
するので、軽量構造材料としてアルミニウム等の軽合金
や従来法による繊維補強複合成形物（ＦＲＰ）と比して
明瞭な軽量性を示すことが必要であり、密度又は比重が
１．２以下好ましくは１．０以下のものとする必要があ
る。かかる目的のためにはＦＲＰ成形物中の中空繊維は
見掛け比重が１．０以下好ましくは０．８以下であるこ
とが好ましい。

【００２１】これらの中空繊維（又はこれと発泡性繊
維）は、これらのみで、若しくは非中空の補強繊維と共
に、織物、編み物として用いる他、不織布等のウエブ、
引揃え繊維束、繊維塊等として用いることが出来る。ま
た、本発明において長繊維と定義するものは複合材料成
形において長繊維と呼称することが慣用されているもの
であり、比較的長目に切断して樹脂に分散させて用いる
ことも出来る。両端の開いている中空繊維を切断して用
いても樹脂が該繊維の中空部に実質的に侵入することは
ないので使用に差しつかえない。

【００２２】本発明において使用する成形樹脂（マトリ
ックス樹脂）は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の何れで
あることも出来、多くの場合、熱硬化性樹脂を使用する
ことが好ましい。好ましい樹脂としては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェ
ノール樹脂、硬化性ポリウレタン樹脂、硬化性シクロオ
レフィン樹脂（例えば「メトン」の商標で知られるも
の）などを挙げることができる。また、場合によっては
ポリアミド、フェノキシ樹脂等の熱可塑性樹脂も用いら
れる。

【００２３】これらの樹脂は、成形時に反応して重合体
を形成する反応性原料あるいは前駆体であってもよい。
また、これらの樹脂には顔料等の添加剤を含んでもよ
い。

【００２４】本発明方法における成形方法は、特に限定
されないが、熱硬化性樹脂の場合には、通常のＦＲＰの
成形方法、例えば（１）中空繊維（又はこれと発泡性繊
維）を単独で又はこれらを非中空補強繊維と混合して織
物、編物等にして樹脂を含浸させプリプレグとし、ハン
ドレイアップで成形する方法、（２）上記中空繊維類を
ストランドのまま、あるいはこれらを非中空補強繊維と
合糸集束し、樹脂を含浸してプリプレグとなし、ハンド
レイアップで成形する方法、（３）上記中空繊維類を単
独で又はこれらを非中空補強繊維と混合して、ストラン
ドのまま又は織物、編物等にして、金型に入れ、金型へ
樹脂を注入して加熱、硬化させる方法（ＲＴＭ，Ｓ−Ｒ
ＩＭ等と呼ばれる）、（４）上記中空繊維類を単独で又
はこれらを非中空補強繊維と混合したストランド等に樹
脂を含浸してフィラメントワインディング等により賦形
し硬化させる方法、等が挙げられる。

【００２５】熱可塑性樹脂を用いる場合には、中空繊維
類又はこれと非中空補強繊維を混合したものに、さらに
成形時の加熱により溶融してマトリックス樹脂となる比
較的低融点の熱可塑性樹脂の繊維を加えて織物、編物等
にして、あるいは中空繊維類の又はこれと非中空補強繊
維とのストランドのまま、賦形して熱可塑性樹脂を加
え、加熱溶融成形する方法等が例として挙げられる。

【００２６】本発明では、このようにして得られる中空
繊維含有成形物に非中空（中実）の補強繊維と樹脂から
なる層を貼合せて多層成形物（サンドイッチ材）とする
ことも出来るし、中空繊維類を又はこれらを非中空補強
繊維と混合してストランド、織物、編物等になし、これ
に非中空の補強繊維の層を積層又は被せて金型に入れ、
金型内へ未硬化の熱硬化性樹脂を注入して加熱、硬化さ
せて一気にサンドイッチ材とする方法も採用できる。後
者の方法は工程の短縮、接着問題の排除等が可能であり
好ましい。この際、中空繊維、発泡性繊維と非中空補強
繊維の割合は任意に選定することができる。

【００２７】本発明の好ましい一つの実施態様は、製糸
した段階から中空部を有する中空繊維とその段階では未
発泡の発泡性繊維とを併用する方法であり、この両者を
あるいはこれらに更に非中空補強繊維を併せて引揃えた
集束体を芯材とし、この外周（外側）に非中空補強繊維
を編み上げ、これに樹脂を含浸させ硬化させる方法によ
り、一体成形にて軽量複合成形物を成形する方法であ
る。

【００２８】特に好ましい態様では、成形時において未
硬化の熱硬化性樹脂を上記芯材と外層とに含浸させて加
熱硬化させながら芯材中の発泡性繊維を膨張させて成形
する方法が採用される。すなわち、発泡性繊維と中空繊
維とを芯材とし、この外側に非中空繊維からなる補強材
料を存在させた集合体を金型に収め、樹脂の存在下に加
熱発泡成形することが特に好ましい方法である。

【００２９】従来、加熱膨張可能な粒子を用いてシンタ
クチックコアを成形する方法は良く知られている。しか
しながら、発泡膨張して軽量化した粒子は浮上し易く、
しばしば成形物が均一にならなかったり、或いは粒子が
意図した位置に落ちつかなかったりする。これに対し、
上述の実施態様では発泡膨張する繊維を用いることによ
り発泡する位置を定めることができるので、上述の問題
を解決し得るものである。これと同時に、中空繊維はそ
の材料により効果の違いはあるが、補強効果も得られる
ので、コア材や成形物を補強し得るものでもある。

【００３０】これらの両繊維を芯材として周囲に補強繊
維を編み上げることは成形作業を便利にする。すなわ
ち、単に繊維を束ねただけのものは樹脂との合一化等に
おいて必ずしも取扱いが容易でなく、予め編み上げたチ
ューブ（ブレード）に繊維束を挿入することも可能では
あるが、軽量のフォームコアはしばしば壊れ易く、また
フォームコアを長繊維で補強することも容易ではない。
しかるに、上述の実施態様はこのような問題がなく工業
的に有利である。

【００３１】また、この方法を成形法として説明すれ
ば、実質的に樹脂を含浸した中空繊維と熱膨張可能な発
泡性繊維との繊維束を芯材として用い、この外周に非中
空補強繊維を編み上げた中間素材をつくり、これと樹脂
を用いて成形を行うものであるから、成形に際し、金型
を用いれば発泡性繊維の熱膨張発泡により内圧成形をお
こなうものと位置付けることができる。

【００３２】具体的な例を挙げて更に説明を加えれば、
成形に際しては、上述の紐状編物（中間素材）を金型に
収め、金型内へ樹脂を注入して加熱発泡成形する方法、
上述の紐状編物に樹脂を含浸させて金型に収めて金型内
で加熱発泡させて成形する方法、マトリックス樹脂とし
て用いる熱可塑性樹脂を繊維状にして前記の中空繊維、
発泡性繊維と共に集束したものを芯材として用い、この
外周に非中空補強繊維を編み上げ、紐状編物として金型
に収めて加熱発泡させ溶融成形する方法、これらの紐状
編物をマトリックス樹脂となる熱可塑性フイルムと積層
して金型に収めて加熱発泡させて溶融成形する方法、等
が採用される。金型は実質的にこれに代わる機能を持つ
もので代用することも出来る。

【００３３】これらの芯材繊維束等を作るに際して非中
空補強繊維を加えることが好ましい場合が多い。この場
合は３種の繊維で芯材を構成することになる。

【００３４】なお、この実施態様において、中空繊維、
発泡性繊維と共に芯材に含ませることのできる非中空補
強繊維としては、ポリエステル特にポリアリレート繊
維、ポリアミドことにアラミド繊維、ポリアクリロニト
リル繊維、ポリオレフィン特に高重合度ポリエチレンと
呼ばれる繊維等の合成繊維、綿、麻等の天然繊維、ガラ
ス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維等の無
機繊維及びこれらの混合物が挙げられる。これらは弾性
率と強度に優れたものであることが好ましい。

【００３５】これらの材料を芯材として編み上げを行う
場合には、従来の繊維材料と異なるものも含むので、相
応の配慮、例えば油剤の選択等の検討が望まれる。特に
芯材の繊維材料には切れ易いものが多く、それなりの配
慮が必要な場合が多い。

【００３６】芯材の外周に編み上げる非中空補強繊維
は、ポリエステル特にポリアリレート繊維、ポリアミド
ことにアラミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリ
オレフィン特に高重合度ポリエチレンと呼ばれる繊維等
の合成繊維、綿、麻等の天然繊維、ガラス繊維、炭素繊
維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維等の無機繊維及びこれ
らの混合物が挙げられる。これらも弾性率と強度に優れ
たものであることが好ましい。

【００３７】この紐状の編物（すなわち中間素材）はそ
のまま、もしくはこれに樹脂を含浸したのち、必要なら
ば更に補強繊維や樹脂と積層して、例えばプリプレグや
樹脂を含浸した補強材料等と積層し金型に入れて成形す
るのが便利である。金型は密閉型が好ましいが非密閉型
も用いられる。

【００３８】更に、中空繊維、発泡性繊維を内包する紐
状の編物に樹脂を含浸した中間素材をつくり、これに補
強繊維シート等を添わせて金型に収め、加熱発泡させな
がら中間素材中の樹脂を補強繊維シートに浸透させる方
法等も採用することが出来る。例えば柔らかな樹脂（例
えば未硬化の不飽和ポリエステル樹脂）を含浸したガラ
スクロスを金型内面に貼付け、これに前記中間素材を重
ねて貼合わせ、更に前記中間素材樹脂と含浸したガラス
クロスを重ねて貼り、硬化させることも出来る。

【００３９】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、フォームコ
ア（あるいはシンタクチックフォームコア）を用いるこ
となく、軽量で機械的物性の良好な板状、棒状、リング
状等任意の形状をもつ繊維補強樹脂成形物が提供され、
非中空補強繊維と併用すれば良好な軽量サンドイッチ材
が提供される。

【００４０】特に、上述した好適な実施態様によれば、
中空繊維を樹脂で固めた気泡等を含む良好な長尺の軽量
構造材料やこれを芯として持つ軽量構造材料が比較的容
易かつ安価に得ることが出来る。また、金型成形を行う
場合には一種の内圧成形が出来、かつ、上述の如く中間
素材化すればこれに補強繊維を添えて成形する場合、成
形時に中間素材中の樹脂を補強繊維に浸透させて一気に
成形できる。

【００４１】かくして得られる本発明による軽量なＦＲ
Ｐ成形物は、各種構造材料のほか、各種部品、スポーツ
用品、電気電子製品のハウジング等に有効に利用するこ
とができる。

【００４２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。これらの実施例は本発明を説明するためのものであ
り、本発明の範囲を限定するものではない。また、これ
らの実施例中において、数量を示す「部」は、全て重量
部を表わす。

【００４３】

【実施例１】セルロースアセテートにポリエチレングリ
コールを混合して中空糸紡糸用の紡糸ノズルを用いて溶
融紡糸し、ケン化して水洗し、中空繊維を得た。これは
周壁部にきわめて微細な気孔をもった中空繊維である。

【００４４】一方、アルミの板と「テフロン」のスペー
サーで簡易金型を作った。厚さ３mmの「テフロン」シー
トを繰り抜き、両面にアルミの板を添えた金型であり、
その上下にノズルを設けた。

【００４５】この金型の寸法に合せてガラスクロスを２
枚切り取った。ガラスクロスとしては旭ファイバーグラ
ス（株）製のガラス繊維織物ＭＳ２５３Ｅ−１０４０−
２ＮＴ−１０ＦＳを用いた。

【００４６】上記の中空繊維を束ねてエポキシ樹脂を含
浸した。エポキシ樹脂は何れも油化シェル社の「エピコ
ート８０７」と「エポメートＹＬＨ−００６」の１００
／３１（重量比）の混合物を用いた。

【００４７】このエポキシ樹脂を、切り取ったガラスク
ロスにも含浸させ、金型に、樹脂を含浸したガラスクロ
ス、樹脂を含浸させた中空繊維束、更に樹脂を含浸した
ガラスクロスの順に積層して収め、金型を閉じた。

【００４８】この金型の一方のノズルを開いたまま、金
型を８５℃の温浴に入れて樹脂を硬化させた。当初、ノ
ズルから樹脂が流出した。１時間後に金型を温浴から取
りだし、冷却した。常温に戻してから金型を開き、成形
物を取りだした。

【００４９】得られた成形板は、厚さ３mmで、比重は
０．８６、曲げ試験の結果、強度１０．２kg／mm² 、弾
性率６０４kg／mm² であった。

【００５０】

【実施例２】実施例１と同様にして、樹脂成形物を製造
した。但し、ガラスクロスを日東紡（株）のＷＥ−１８
１−１００ＢＷに変え、成形時の温浴の温度を８０℃と
した。

【００５１】成形に際して、ノズルからの樹脂の流出は
無く、得られた成形板の比重は１．００、曲げ試験の結
果は強度１２．４kg／mm² 、弾性率３４２kg／mm² 、引
張試験の結果は強度５．０kg／mm² 、弾性率２２０kg／
mm² であった。

【００５２】また、ガラスクロスを用いずに、即ち、金
型内に、樹脂を含浸した中空繊維束のみを収めて成形し
た場合には、比重は０．７６の成形物が得られた。

【００５３】

【実施例３】実施例１と同様にして、成形物を製造し
た。但し、ガラスクロスを日東紡（株）のＷＥ−１８１
−１００ＢＷに変更し、中空繊維は張力を掛けて引き揃
えたものを用いた。

【００５４】即ち、金枠を作りこれに中空繊維を引き揃
えて巻き付け、これに樹脂を付着させ、実施例１と同様
にして成形した。なお、成形時の温浴の温度は８０℃と
した。

【００５５】成形に際して、ノズルからの樹脂の流出は
無く、得られた成形薄板の比重は１．１であった。成形
薄板から２通りのサンプルを切りだして曲げ試験を実施
した。即ち、中空方向に長軸を合わせて切り取ったもの
と、長軸を中空繊維の直角方向に合わせたものである。
曲げ試験の結果は、前者が、強度２２．１kg／mm² 、弾
性率６５１kg／mm² 、後者が、強度１２．３kg／mm² 、
弾性率５３５kg／mm² であった。この結果は、中空繊維
も補強効果を持つことを示している。

【００５６】

【実施例４】ポリスルフォンを２メチル２ピロリドンに
溶かして溶液とし、芯部に凝固浴を注入しながら湿式紡
糸して外径０．９mm、内径０．６mmの中空繊維を得た。

【００５７】実施例１と同様の金型を準備し、実施例２
で用いたガラスクロス、つまり日東紡（株）のＷＥ−１
８１−１００ＢＷを準備した。このガラスクロスを金型
の寸法に合わせて２枚切り取り、さらに金型の上下のノ
ズルの位置までを完全に覆うサイズの小型のガラスクロ
ス片を各７枚切り取った。

【００５８】上記の中空繊維を、ガラスクロスのサイズ
を勘案して金型に収める長さに切り取った。金型にガラ
スクロスと共に収めたとき、満杯になる量にした。

【００５９】実施例１のエポキシ樹脂混合物、つまり、
「エピコート８０７」と「エポメートＹＬＨ００６」の
１００／３１混合物に、切り取ったガラスクロスと中空
繊維とを浸した。

【００６０】小さなガラスクロスと中空繊維を大きい方
のガラスクロスの間に挟んで金型に収めた。この際、ノ
ズルを開いておいて樹脂を溢流させながら金型を閉じ
た。

【００６１】そして、実施例１と同様に、これを８５℃
の温浴に入れて硬化させた。多数の中空気孔を持ったコ
アと表皮ガラス繊維補強ＦＲＰ層の薄板状の複合成形物
が得られた。成形物の比重は０．９７、曲げ強度は１
２．５kg／mm² 、曲げ弾性率は５７６kg／mm² であっ
た。

【００６２】

【実施例５】実施例１で用いた中空繊維を束ねて東レ
（株）製の炭素繊維ブレード（筒状編み物）Ｔ−２４８
４を２層被せた。これをプリフォームとする。

【００６３】予めアルミ製の内寸２０×２０×５００mm
の金型を作り、その両端にノズルを設けた。この金型に
上記のプリフォーを収め、「エピコート８０７」と「エ
ポメートＴＬＨ００６」の１００／３１混合物を注入し
た。当初、真空に引き、内容物に樹脂を吸わせ、後に加
圧注入し、溢流を確認してノズルを閉じ、金型全体を９
０℃の温浴に入れて硬化させた。

【００６４】その結果、多数の中空気孔を持ったコアと
表皮炭素繊維補強ＦＲＰ層の角棒状の複合成形物が得ら
れた。成形物の密度は０．７４であった。

【００６５】

【実施例６】実施例１と同様にセルロースアセテートを
溶融紡糸しケン化した中空繊維を束ね、これに炭素繊維
ブレードＴ−２４８４を２層被せた。これを「エピコー
ト８０７」と「エポメートＴＬＨ００６」の１００／３
１混合物に浸して十分に含浸させた。これを棒状プリプ
レグとした。

【００６６】別途、アルミ製の断面２０×１５mm、長径
４０mm、短径３０mmで把手のついた棒状成形物（ラケッ
トのモデル）の金型を作っておいた。この金型に上記の
棒状プリプレグを収めて９０℃の温浴に漬けて成形した
ところ所期の（ラケットフレームのモデルである）成形
物が得られた。その平均比重は０．８４であった。

【００６７】

【実施例７】実施例４で用いたポリスルフォンの中空繊
維を並べて切り揃え、東レ（株）製の炭素繊維Ｔ−４０
０と１００／１００の割合で混合した。

【００６８】この混合繊維束に実施例１で用いた混合樹
脂、つまり、「エピコート８０７」と「エポメートＹＬ
Ｈ００６」の１００／３１混合物を含浸し、プルトルー
ジョン法で直径５mmの丸棒を試作した。ダイの温度は９
０℃とした。

【００６９】得られた丸棒の比重は約０．９５で、引張
試験の結果は、強度４０kg／mm² 、弾性率は２，５００
kg／mm² であった。

【００７０】

【実施例８】実施例４で用いたポリスルフォンの中空繊
維を並べて切り揃え、実施例１で用いた金型の寸法に合
せた。

【００７１】実施例１で用いたガラスクロスを実施例１
で用いた金型に合せて２枚切り取った。そして実施例１
で用いた金型に、切り取ったガラスクロスの１枚を入
れ、切り揃えた中空繊維をこの上に詰め込み、更に残っ
ているもう１枚のガラスクロスを重ね、金型を閉じた。

【００７２】金型内を真空に引き、冷却しながらこれに
低粘度のポリウレタン樹脂の原液を加圧注入した。冷却
をやめ、微温水で暖め、そのまま硬化させた。

【００７３】３０分後に冷却して金型から成形物を取り
だした。成形物の比重０．８３で、曲げ試験結果は、強
度１２．４kg／mm² 、弾性率kg／mm² で５４７であっ
た。

【００７４】ガラスクロスを用いずに、つまり中空繊維
のみを金型に収めて、同様な操作を行って得た成形物
は、比重０．５７であった。

【００７５】

【実施例９】ＡＢＳ樹脂にアゾジカルボンアミドを４重
量％加えてエクストルーダーで押し出し、発泡性のチッ
プを作った。これを紡糸温度１８０℃で溶融紡糸し、繊
維径約１００μｍの発泡性繊維にした。

【００７６】一方、セルロースアセテートにポリエチレ
ングリコールを混合して中空糸紡糸用の紡糸ノズルを用
いて紡糸し、ケン化して水洗し、外径約５０μｍ、内径
約２５μｍの中空繊維を得た。

【００７７】上記のＡＢＳ発泡性繊維１００部とアセテ
ート中空繊維１００部とを混合し束ねて直径約１０mmφ
の芯材とし、その外周に、和装用の帯紐を編む機械を用
いて１，５００deのアラミド繊維（帝人（株）製「テク
ノーラ」）で編み目の緩い編物を作った。この紐状素材
は可撓性があり曲げられる。

【００７８】アルミニウムで内法１０×１０×２００mm
の金型を作った。アルミニウムブロックから削り出し、
上下（両端）にノズルを取付たものである。一方、油化
シェル製のエポキシ樹脂「エピコート８２８」１００部
とジアミノジフェニルスルホン３０部を、暖めて十分に
混合した。これを混合樹脂と呼ぶ。

【００７９】前記の金型よりやや小さ目に前記紐状素材
を切り取り、長さ１８０mmに切り揃えた。この素材を暖
めた混合樹脂に浸した。これを上記金型に収め、上方の
ノズルから排気して、このまま暫く保持した後、下方の
ノズルより混合樹脂を注入した。上方のノズルより樹脂
が溢流することを確めて注入をやめ、そのまま保持し
て、混合樹脂を充分に含浸させた。

【００８０】金型を閉じて２４０℃の油浴に入れ、約１
時間後に油浴から取り出した。この際、過剰の樹脂はノ
ズルから排出した。但し、途中からノズルは閉じた。

【００８１】冷却後、成形物を取り出した。得られた成
形物は良好な外見と、相応の強度をもっていた。成形物
の比重は約０．８５であった。

【００８２】

【実施例１０】ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）をベース
に作られた永和化成（株）社製のマスターチップコンパ
ウンド「ポリスレンＥＥ２０６」を紡糸温度１５０℃で
溶融紡糸し、繊維径約１００μｍの繊維（発泡性繊維）
とした。

【００８３】この発泡性繊維１００部と実施例９と同じ
中空繊維１００部を均一に混合して束ねて直径約１０mm
φの芯材とし、その周りに和装用の帯紐を編む機械を用
いて１，５００deの炭素繊維で編み目の緩い編物を作っ
た。これを中間素材という。実施例９で用いたものに準
じてアルミニウム製の内法１０×１０×２００mmの金型
を準備した。但し、長軸部を半径２００mmの部分円とし
た。

【００８４】前記の金型よりやや小さ目に前記中間素材
を切り取り１８０mmに切り揃えた。この中間素材を実施
例９と同じ暖めた混合樹脂に浸した。これを金型に収
め、上方のノズルから排気して、このまま暫く保持した
後、下方のノズルより実施例９と同じ混合樹脂を注入し
た。上方のノズルより樹脂が溢流することを確めて注入
をやめ、そのまま保持して、混合樹脂を充分に含浸させ
た。

【００８５】金型を閉じて２４０℃の油浴に入れ、約１
時間後に油浴から取り出した。この際、過剰の樹脂はノ
ズルから排出した。但し、途中からノズルは閉じた。

【００８６】冷却後、成形物を取り出した。得られた成
形物は良好な外見と、相応の強度をもっていた。成形物
の比重は約０．８５であった。

【００８７】

【実施例１１】ＡＢＳ樹脂にベースを作られた永和化成
（株）社製のマスターチップコンパウンド「ポリスレン
ＥＢ２０１」を紡糸温度１８０℃で溶融紡糸し、繊維径
約１００μｍの繊維にした。この繊維は部分発泡した繊
維であるが、２００℃以上に加熱すると再発泡する。

【００８８】一方、ポリスルフォンを２メチルピロリド
ンに溶かして溶液とし、湿式紡糸により外径約０．９m
m、内径約０．６mmである中空繊維を得た。

【００８９】以後は実施例９に準じて発泡性繊維１００
部と中空繊維１００部を混合して束ねて直径約１０mmφ
の芯材とし、その外周に、和装用の帯紐を編む機械を用
いて１，５００deのアラミド繊維で編み目の緩い編物を
作った。

【００９０】そして、アルミニウムで内法１０×１０×
２００mmの金型を作った。これはアルミニウムブロック
から削り出し、上下（両端）にノズルを取付たものであ
る。前記の金型よりやや小さ目に前記中間素材を切り取
り、長さ１８０mmに切り揃え、この中間素材を実施例１
と同組成の混合樹脂に浸した。これを金型に収め、上方
のノズルから排気して、このまま暫く保持した後、下方
のノズルより混合樹脂を注入した。上方のノズルより樹
脂が溢流することを確めて注入をやめ、そのまま保持し
て、混合樹脂を充分に含浸させた。

【００９１】金型を閉じて２４０℃の油浴に入れ、約１
時間後に油浴から取り出した。この際、過剰の樹脂はノ
ズルから排出した。但し、途中からノズルは閉じた。

【００９２】冷却後、成形物を取り出した。得られた成
形物は良好な外見と、相応の強度をもっていた。成形物
の比重は約０．８４であった。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】見掛け密度が１．０ｇ／cm³ 以下である中
   空繊維を含む、密度が１．２ｇ／cm³ 以下の繊維補強樹
   脂成形物。
2. 【請求項２】見掛け密度が１．０ｇ／cm³ 以下である中
   空繊維と引張強度１００kg／mm² 以上の非中空補強繊維
   とを含む、密度が１．２ｇ／cm³ 以下の繊維補強樹脂成
   形物。
3. 【請求項３】見掛け密度が１．０ｇ／cm³ 以下の中空繊
   維と非中空補強繊維とを併用した繊維補強樹脂成形物で
   あって、上記中空繊維と非中空補強繊維とが部分的に偏
   在している請求項１又は２記載の繊維補強樹脂成形物。
4. 【請求項４】非中空補強繊維を含む繊維補強樹脂を表層
   部とし、中空繊維を含む繊維補強樹脂を内層部とする請
   求項１、２又は３記載の繊維補強樹脂成形物。
5. 【請求項５】中空繊維は、樹脂が浸透するが自由には通
   過しない多数の気孔を有するものである請求項１〜４の
   いずれかに記載の繊維補強樹脂成形物。
6. 【請求項６】中空繊維を織り、編み、束ね又はウエブ状
   とした繊維集合体を作成し、これに樹脂を含浸させて成
   形することを特徴とする繊維補強樹脂成形物の製造方
   法。
7. 【請求項７】中空繊維と非中空補強繊維とを共に織り、
   編み、束ね又はウエブ状とした繊維集合体に樹脂を含浸
   させて成形することを特徴とする請求項６記載の繊維補
   強樹脂成形物の製造方法。
8. 【請求項８】中空繊維と加熱により発泡膨張する発泡性
   繊維とを、共に織り、編み、束ね又はウエブ状とした複
   合繊維集合体に樹脂を含浸し、加熱して、発泡性繊維を
   発泡膨張させつつ成形することを特徴とする請求項５、
   ６又は７記載の繊維補強樹脂成形物の製造方法。
9. 【請求項９】中空繊維層又は中空繊維と発泡性繊維とか
   らなる層の外側に非中空補強繊維からなる層を配置し、
   これらに樹脂を含浸させて成形することを特徴とする請
   求項６、７又は８記載の繊維補強樹脂成形物の製造方
   法。
10. 【請求項１０】中空繊維と発泡性繊維とを束ねた芯部の
    外周に非中空補強繊維を編み上げた複合繊維集合体に、
    樹脂を含浸し、加熱して発泡性繊維を発泡膨張させつつ
    成形することを特徴とする請求項８又は９記載の繊維補
    強樹脂成形物の製造方法。
11. 【請求項１１】中空繊維と発泡性繊維と実質的に加熱に
    より発泡膨張しない非中空繊維とを束ねた芯部の外周に
    非中空補強繊維を編み上げた複合繊維集合体に、樹脂を
    含浸し、加熱して発泡性繊維を発泡膨張させつつ成形す
    る請求項８又は９記載の繊維補強樹脂成形物の製造方
    法。
12. 【請求項１２】非中空繊維として、中空繊維及び発泡性
    繊維よりも低融点の熱可塑性樹脂繊維を用い、成形時に
    該熱可塑性樹脂繊維を溶融させて成形する請求項１１記
    載の繊維補強樹脂成形物の製造方法。
13. 【請求項１３】樹脂として未硬化の熱硬化性樹脂を使用
    する請求項１〜１１のいずれかに記載の繊維補強樹脂成
    形物の製造方法。