JPH05286041A - 繊維強化合成樹脂複合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 多孔質材からなる芯材層とその周囲に形成さ
れた繊維強化合成樹脂層とからなる複合体の製造方法に
おいて、多孔質材の表面に開口している孔内に、表面層
を形成する未硬化の熱硬化性樹脂のモノマーが浸透し
て、芯材を破壊するようなことのない成形方法を提供す
ることを目的とする。 【構成】 図１において、芯材層形成材料である長尺の
多孔質材１を矢印方向に連続的に移送しつつ、その表面
に、熱硬化性樹脂が浸透し得ない材料からなる樹脂液
を、塗布ローラー４、５により接触塗布し、多孔質材１
の表面に開口している多数の孔をこの樹脂液で閉塞し、
然る後、引抜成形或いはフイラメントワインディング成
形等のラインに送り込んで、複合体とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多孔質材からなる芯材
層と、これを被包する繊維強化熱硬化性樹脂からなる表
面層とからなる繊維強化合成樹脂複合体の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化合成樹脂複合体で形成される成
形品は、構造用材としての使用に耐え得る機械的強度を
有し、且つ軽量であることから、種々の用途に用いられ
つつあり、特に近年は、この種成形品の高強度且つ軽量
であるという特性に対する要請が、より高度化されつつ
ある。

【０００３】この要請に応じるため、より軽量化を図る
ことを目的とした技術としては、発泡体等の多孔質材を
芯材とし、その表面に繊維強化熱硬化性樹脂からなる表
面層を形成した複合体が知られている。（特開昭５６−
１７２４５号公報参照）この様な複合体は、フイラメン
トワインディング法や引抜成形法により積層成形するこ
とが出来るのであって、積層の段階で未硬化の熱硬化性
樹脂が多孔質体の孔に浸透し、これがアンカー効果とな
って芯材層と表面層との界面接着強度に優れたものが得
られるのである。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来
技術において、不飽和ポリエステル樹脂等のマトリック
ス樹脂は、未硬化の段階では硬化剤等とともにスチレン
モノマーのような重合性モノマーに溶解した低粘度の液
状樹脂であって、この液状樹脂が含浸された強化繊維を
硬化金型内に送り込むと、重合性モノマーの蒸発温度以
上の温度条件下に曝されることとなり、芯材である例え
ばポリウレタン発泡体、フエノール樹脂発泡体、ウレタ
ン−フェノール樹脂発泡体等の芯材内に浸透した重合性
モノマーは、加熱によりこれが蒸発膨張して芯材を変形
したり、破壊したりし易くなる。なかでも、発泡倍率が
約５倍以上のものについてこの傾向が強く、結局、前記
アンカー効果は期待する程のものが得られないばかり
か、機械的強度すら満足し得るものが得られないという
のが現状である。

【０００５】本発明の成形方法は、上述の如き従来技術
の欠点を解消し、多孔質材へ重合性モノマーが進入し
て、芯材を破壊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。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、「多孔質材から
なる芯材層と、これを被包する繊維強化熱硬化性樹脂か
らなる表面層とからなる繊維強化合成樹脂複合体の製造
方法において、多孔質材の表面に開口している孔を、表
面層を形成し得る液状熱硬化性樹脂が浸透し得ない材料
で閉塞し、然る後、液状熱硬化性樹脂を含浸した強化繊
維を多孔質材の周囲に配置するか、又は多孔質材の周囲
に配置した強化繊維に液状熱硬化性樹脂を含浸し、加熱
硬化することを特徴とする繊維強化合成樹脂複合体の製
造方法」をその要旨とするものである。

【０００７】本発明の芯材層を形成する多孔質材として
は、ポリウレタン発泡体、フェノール樹脂発泡体、ウレ
タン−フェノール樹脂発泡体、ポリプロピレン発泡体等
の合成樹脂硬質発泡体が好適であり、気泡の態様は独立
気泡、連続気泡のいずれでもよい。

【０００８】本発明の製造方法では、用いる多孔質材の
発泡倍率については、特に制限はないが、発泡倍率が約
５倍以上のものに対して、所期の効果を発揮し易く、発
泡倍率がそれに満たない場合では、気泡の機械的強度が
大であるため、例え重合性モノマーが浸透しても破損し
ないことが多いから、その効果が目立たない場合があ
る。また、多孔質材としては、これらの合成樹脂発泡体
の他、硬質ゴム発泡体、繊維強化合成樹脂発泡体等が挙
げられる。

【０００９】本発明において用いる、熱硬化性樹脂が浸
透し得ない材料については、その材料を用いて、多孔質
材の表面に開口している孔を閉塞する方法により大別し
て３種類に分けられる。

【００１０】その第一は、多孔質材の表面に、表面層を
形成し得る液状の熱硬化性樹脂が浸透し得ない性質を具
備した樹脂液を塗布することにより、孔を閉塞する方法
である。具体的には、表面層を形成し得る液状の熱硬化
性樹脂より粘度が高い（或いは非相溶性の）樹脂液を多
孔質材の孔に充填する方法、前記熱硬化性樹脂よりも低
い温度で熱硬化する樹脂液を多孔質材の孔に流入せしめ
て硬化せしめる方法である。その為の樹脂液としては、
過剰のイソシアナートをポリオール樹脂に反応させた、
例えば一液型プライマーとして知られる湿潤硬化型ウレ
タン樹脂液、低温硬化系のポリエステル樹脂液、エポキ
シ樹脂の両末端にメタクリル酸メチルを結合させて、ス
チレン等と共重合してなるビニルエステル樹脂液等から
適宜選択して使用される。

【００１１】この樹脂液を多孔質材の表面に塗布すると
きの粘度は、４００ｃｐｓ以上、好ましくは１０００ｃ
ｐｓ以上１０万ｃｐｓ以下に調整するのが好ましく、そ
の調整方法としては、炭酸カルシウムのような添加剤や
酸化マグネシウム等の増粘剤を添加する方法がある。こ
の粘度が１０万ｃｐｓを超えると、塗布するのが困難と
なり、逆に樹脂液の粘度が４００ｃｐｓに満たないとき
は、流動性が良すぎて、芯材層の孔を埋めることができ
ない。また用いる材料としては、当然、スチレン系のモ
ノマーを含まないか、または含んでいても極く微量のも
のでなければならない。また更に、塗布の手段として
は、ロール転写、スプレ−、刷毛塗り等いずれを採用し
てもよい。

【００１２】次に、材料の第二としては、熱可塑性樹脂
製のフイルムもしくはシートが挙げられる。多孔質材の
表面にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、
ポリスチロール、ポリ塩化ビニルその他の熱可塑性樹脂
製のフイルム、シート等を接着剤、熱融着法等の接着手
段により、芯材層の表面に積層し孔を閉塞する方法があ
る。なお、このフイルム等が無極性の場合は、予め、放
電加工のような表面処理を施すのは任意である。

【００１３】また、材料の第三としては、上記熱可塑性
樹脂の板状体、ベークライトの如き熱硬化性樹脂の板状
体が挙げられる。これらの板状体を、多孔質材と表面層
形成材料との間に介在するように、成形工程の過程で挿
入し、加熱硬化のときに、芯材層や表面層と一体的に積
層する方法が挙げられる。

【００１４】上述の、熱硬化性樹脂が浸透し得ない材料
で、多孔質材の孔を閉塞する為の各手段は、成形ライン
の中で行ってもよく、また成形ラインの外で行ってもよ
い。本発明の製造方法を実施するのに適した成形方法と
しては、引抜成形法、フィラメントワインディング成形
法等が採用される。

【００１５】熱硬化性樹脂が浸透し得ない材料で表面の
孔を閉塞された多孔質材は、引抜成形法の場合は、出来
るだけその長尺ものを一方向に連続的に移送しつつ、ま
た、フィラメントワインディング成形法の場合は、定尺
に切断したものを一方向に回転する回転軸に取りつけ、
それぞれ多孔質材の上に、ガラス繊維、炭素繊維、有機
繊維等からなる強化繊維に１００℃以上の温度に加熱す
ることにより硬化可能な不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸
させた表面層形成用材料を積層し、且つ硬化金型等で１
００℃以上の熱を加えることにより硬化させる。芯材の
孔を閉塞した材料が熱可塑性樹脂製フイルムであって、
芯材層や表面層との界面接着強度が弱い場合は、表面層
をして全外周を被包するように形成するのがよい。

【００１６】

【作用】本発明製造方法は、多孔質材からなる芯材層
と、これを被包する繊維強化熱硬化性樹脂からなる表面
層とからなる繊維強化合成樹脂複合体の製造方法におい
て、芯材層の表面に開口する孔を、表面層を形成する熱
硬化性樹脂が浸透し得ない材料で閉塞し、その後に樹脂
含浸の強化繊維を配置し、加熱硬化するようにしたの
で、多孔質材の孔内に、表面層を形成する為の、熱硬化
性樹脂の重合性モノマーが浸透して、多孔質材を変形し
たり破壊したりすることがない。

【００１７】

【実施例】以下本発明の例を図面にもとずいて詳細に説
明する。図１及び図２は、本発明製造方法を実施する為
の装置の一例を示す概略説明図であって、図１は、芯材
層形成用材料の、表面に開口する孔を閉塞するため、そ
の表面に樹脂液を塗布する装置の一例を示す概略説明図
であり、図２は、図１において、樹脂液を塗布された芯
材層形成用材料を連続的に取り込みつつ、引抜成形法に
より複合体を成形する装置の一例を示す概略説明図であ
る。

【００１８】図１において、１は、芯材層形成用材料で
あって、ポリウレタン樹脂製発泡体からなる長尺の板状
体である。２は、熱硬化性樹脂が浸透し得ない樹脂液が
注入された樹脂液槽であって、その中に転写ロール３が
浸漬され、回転可能となされている。４、５は上下に配
設された一対の塗布ローラであり、別途図示しない駆動
源により矢印方向に回転可能に、且つそのローラー間隙
を調整可能になされている。

【００１９】６は、図示しない樹脂液槽に連通した圧送
ホースであり、その先端にはノズル７が取りつけられて
いる。連続的に矢印方向に移送される多孔質材１は、塗
布ローラ４、５間を通過する間に、その下面には、転写
ロール３を介して塗布ローラ５に転写された樹脂液槽２
の樹脂液が、接触塗布により塗布される。一方、圧送ホ
ース６により圧送された樹脂液が、ノズル７より塗布ロ
ーラー４の表面に均一に噴射塗布され、更に、この塗布
ローラー４の樹脂液が、多孔質材の上面に接触塗布によ
り塗布され、かくして、表面に開口する孔を閉塞した多
孔質材１が連続的に得られ、矢印方向に移送される。あ
とは、定尺に切断するか、或いは、後述する引抜成形ラ
インに、乾燥工程を介して直結してもよい。

【００２０】図２において、８、８・・は、図示しない
ボビンから繰り出される連続繊維からなる強化繊維であ
り、９、９は熱硬化性樹脂液を注入した樹脂液槽、１
０、１０・・・・はガイド、１１、１１は不織布からな
る強化繊維、１２は硬化金型である。

【００２１】上述の成形装置を用いて本発明成形方法を
実施するには、先ず、図１に示した樹脂液の塗布装置に
より、その表面の孔が閉塞された多孔質材１を、図２に
示す引抜成形ラインに送り込む。そして、多孔質材１の
上下より、熱硬化性樹脂液槽９、９により熱硬化性樹脂
液が含浸された強化繊維８、８・・を、ガイド１０、１
０に通しつつその配列を整え、且つ一番外側に、不織布
１１、１１を上下より導き、多孔質材１と共に硬化金型
１２内の成形材料通路に送り込む。そして、加熱硬化さ
せて複合体１３とし、引取機１４により引き取りつつ図
示しないカッターにより定尺に切断する。

【００２２】また、図３に示す装置は、本発明成形方法
を実施する装置の他の一例を示す概略図であって、フイ
ラメントワインディング法により複合体を成形する装置
である。

【００２３】図３に於いて、１５は、連続繊維からなる
強化繊維であり、ボビン１６から連続的に巻き戻され
る。１７は熱硬化性樹脂液を注入した樹脂液槽、１８
は、樹脂液を含浸した強化繊維、１９は、インフイード
プレートであって、図示しない往復駆動機構により矢印
方向に往復運動する。そして、以上の１５〜１９で示す
成形材料や機器は、図示しないが、もう一つ反対側（図
３では下方）に設置されており、インフイードプレート
１９の往復運動の速度等、相互に連動するようになって
いる。

【００２４】２０は、その表面に既に熱硬化性樹脂を浸
透し得ない材料が被覆された円筒形を呈する多孔質材で
あって、軸受け２１、２１により回転可能に軸支された
軸２２に取りつけられ、スプロケット２３に掛けられた
図示しないチエンの駆動により、矢印方向に回転可能に
なされている。

【００２５】そして、上述の成形装置を用いて本発明成
形方法を実施するには、先ず、図１に示した樹脂液の塗
布装置により、その表面の孔が閉塞された多孔質材２０
を、図３に示す軸２２に取りつける。次いで、この軸２
２を矢印方向に回転しつつ、一方で、強化繊維１５を巻
き戻しつつ、樹脂液槽１７内を通過させて強化繊維１５
に熱硬化性樹脂を含浸させ、インフイードプレート１９
を通して矢印方向にトラバースする。すると、樹脂液を
含浸した強化繊維１８、及び１８′は、図３に示すよう
に、繊維方向が斜め交差した方向性の無い表面層が形成
される。

【００２６】図１〜図３に示す装置により成形された複
合体は、図４（イ）に示すように、芯材層２４の表面
に、熱硬化性樹脂が浸透し得ない材料からなる遮蔽層２
５が形成され、さらにその外側に、繊維強化熱硬化性樹
脂からなる表面層２６が形成された構造のものとなる。
これを更に拡大した図４（ロ）について説明すると、遮
蔽層２５を形成している樹脂は、芯材層２４の表面に開
口していた孔２７、２７内に埋入し、これを完全に閉塞
した構造となっている。

【００２７】実施例１． 芯材；ウレタン発泡体（住友バイエルン社製樹脂、１０
倍発泡体） 表面層； ．樹脂；イソフタル酸系不飽和ポリエステル６０重量
％及びスチレンモノマー４０重量％からなる混合液 ．硬化材；ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート ．繊維；ガラスロービング４４５０番（旭ファイバー
社製） また、マット／ロービング／マットの構成を２：６：２
に構成し、繊維体積含有率が５０％になるように調整し
た。 熱硬化性樹脂が浸透し得ない材料；ウレタン湿潤系プラ
イマー（大日本インキ社製）

【００２８】上記成形材料を用い、先ず、図１に示す塗
布装置を用いて、多孔質材の表面にプライマーを塗布
し、一時間常温で乾燥した。プライマーの塗布量は乾燥
前において、１ｍ² 当たり５０ｃｃであった。次に、図
２に示す引抜成形装置にこの多孔質材を装着し、硬化金
型の加熱温度を１３０〜１５０℃に設定し、引き抜き速
度５０ｃｍ／分で引抜成形し、複合体を成形した。

【００２９】実施例２．成形材料は、実施例１と同じも
のを使用し、多孔質材に対して実施例１と同様にして熱
硬化性樹脂を浸透し得ない材料を塗布した。プライマー
の塗布量は乾燥前において、１ｍ² 当たり５０ｃｃであ
った。次に、図３に示すフイラメントワインディング装
置にこの多孔質材を装着し、未硬化の表面層を形成し、
装置から取り外した後、別途用意した硬化炉に入れ、１
５０℃の加熱温度で２０分間加熱し硬化して複合体を得
た。

【００３０】比較例１ プライマーを塗布しないこと以外は実施例１と同様にし
て複合体を得た。比較例２ プライマーを塗布しないこと以外は実施例２と同様にし
て複合体を得た。

【００３１】上記各実施例及び比較例で得られた複合体
について、それぞれ３個を破壊して、芯材層の破壊の有
無を調べた。その結果、各実施例で得た複合体は、芯材
層の破壊はいささかも見られなかったが、各比較例のも
のは何れもクラックの発生が各所で認められた。

【００３２】

【発明の効果】本発明繊維強化合成樹脂複合体の製造方
法は、多孔質材からなる芯材層と、これを被包する繊維
強化熱硬化性樹脂からなる表面層とからなる繊維強化合
成樹脂複合体の製造方法において、多孔質材の表面に開
口している孔を、表面層を形成し得る液状熱硬化性樹脂
が浸透し得ない材料で閉塞し、然る後、液状熱硬化性樹
脂を含浸した強化繊維を多孔質材の周囲に配置するか、
又は多孔質材の周囲に配置した強化繊維に液状熱硬化性
樹脂を含浸し、加熱硬化するようにしたので、多孔質材
の孔内に、表面層を形成する為の、熱硬化性樹脂の重合
性モノマーが浸透して、芯材層を形成する多孔質材を変
形したり破壊したりすることがない。

【００３３】従って、多孔質材の発泡倍率が５倍以上の
発泡体であっても、品質に優れた複合体として、安心し
て構造材等に採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明繊維強化合成樹脂複合体の製造方法を実
施するに際し、多孔質材の表面に開口している孔を閉塞
する為に、その表面に樹脂液を塗布する装置の一例を示
す概略説明図である。

【図２】本発明繊維強化合成樹脂複合体の製造方法を実
施するための装置の一例を示す概略説明図である。

【図３】同上の他の例を示す概略説明図である。

【図４】図１〜３により製造された複合体の一例を示す
断面図であって、（イ）はその全体図、（ロ）はその要
部を拡大して示す一部切欠断面図である。

【符号の説明】

１ 多孔質材 ２ 樹脂液槽 ４ 塗布ローラー ５ 塗布ローラー ８ 強化繊維 ９ 熱硬化性樹脂液槽 11 強化繊維 12 硬化金型 13 複合体 15 強化繊維 17 熱硬化性樹脂液槽 18 樹脂液を含浸した強化繊維 18′樹脂液を含浸した強化繊維 19 インフイードプレート 20 多孔質材 24 芯材層 25 遮蔽層 26 表面層 27 孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質材からなる芯材層と、これを被包
   する繊維強化熱硬化性樹脂からなる表面層とからなる繊
   維強化合成樹脂複合体の製造方法において、多孔質材の
   表面に開口している孔を、表面層を形成し得る液状熱硬
   化性樹脂が浸透し得ない材料で閉塞し、然る後、液状熱
   硬化性樹脂を含浸した強化繊維を多孔質材の周囲に配置
   するか、又は多孔質材の周囲に配置した強化繊維に液状
   熱硬化性樹脂を含浸し、加熱硬化することを特徴とする
   繊維強化合成樹脂複合体の製造方法。