JPH09150430A - 繊維強化熱可塑性樹脂発泡体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製品の長手方向のみならず幅方向（周方向）
への強度に優れ、２次加工性にも優れた繊維強化熱可塑
性樹脂発泡体と、そのような発泡体を、比較的簡単な設
備構成のもとに高能率に生産することができ、かつ、複
雑な断面形状であっても精度良く形状賦形することので
きる方法を提供する。 【解決手段】 多数の連続モノフィラメントが一方向に
引き揃えられた状態で樹脂と一体かされた繊維強化熱可
塑性樹脂からなる表皮層１７ａと、熱可塑性樹脂発泡体
からなる内層１７ｂを有するとともに、表皮層１７ａの
近傍の内装１７ｂ中には、多数のモノフィラメントがか
らなる、目開きが３〜１０ｍｍ角のネット状物１３が表
皮層１７ａに沿って埋められた構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量で比強度並び
に比剛性が高いことを要求される建材等に利用するのに
適した、長尺の繊維強化熱可塑性樹脂発泡体とその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】長尺で横断面が異形形状をした成形体
で、かつ、その内部を発泡樹脂層としたものは、比強度
および比剛性に優れた成形体として、例えば建築材料そ
の他の分野において天然木材と同等にあるいはその代替
品として使用されている。このような用途においては、
比強度および比剛性を高めるため、芯材層を合成樹脂発
泡体で構成し、表皮層を繊維強化熱硬化性樹脂複合体で
構成したものが多用されている。

【０００３】このような成形体の製造方法としては、従
来、あらかじめ所望の断面形状に賦形した合成樹脂発泡
体の表面に、ハンドレイアップ法により繊維強化合成樹
脂を積層する方法が採用されていた。しかし、この方法
によると、繊維強化合成樹脂の積層作業に相当の人手を
要し、同一品種の製品を大量に生産するには比能率的で
ある。

【０００４】このような問題を解決すべく、あらかじめ
所望の断面形状に賦形した長尺の合成樹脂発泡体を、そ
の長手方向に連続的に移送しつつ、その表面に熱硬化性
樹脂を含浸した連続繊維を供給し、これらを引抜成形型
に導いて加熱しながら引抜成形する方法が提案されてい
る（特開平４−３３９６３５号）。

【０００５】この提案によれば、従来のハンドレイアッ
プ法を用いる方法に比して省力化を達成することができ
るとともに、合成樹脂発泡体の成形ラインと、熱硬化性
合成樹脂を含浸した連続繊維の供給〜引抜成形ラインと
を直結することで、一貫生産が可能となり、大量生産を
行う際には製造コストを大幅に低減できるという利点が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した提
案方法によると、芯材層となる合成樹脂発泡体を、ほぼ
製品断面に近い形状にあらかじめ成形する必要があり、
また、連続繊維に含浸させる熱硬化性樹脂は低粘度であ
るため、均一な肉厚の繊維強化合成樹脂層を得ることが
困難であり、得られた製品が均一な機械的強度を発現す
ることの妨げとなっていた。

【０００７】このような問題を解決するために、加熱温
度の調整により自由に可塑状態を発現可能で、熱硬化性
樹脂に比して高粘度である熱可塑性樹脂をあらかじめ強
化繊維に含浸させ、シート状に成形したものを利用し
て、これを中空状体に賦形するとともに、その内部に発
泡性熱可塑性樹脂を供給・発泡させ、その発泡圧により
中空状体の外周面を引抜金型等の規制部材に沿わせ、所
望の断面形状に賦形する方法が考えられる。この方法に
よれば、あらかじめ略製品形状に発泡体を成形しておく
必要がなく、しかも均一な肉厚の繊維強化層を形成する
ことができる。

【０００８】ところが、この方法においても、繊維強化
熱可塑性樹脂シートを中空状に賦形した際の外形形状
と、得ようとする製品の断面形状とが大きく異なる場
合、特により複雑な形状に変形させる必要がある場合に
は、中空状体に賦形された繊維強化熱可塑性樹脂シート
は、その周方向に部分的あるいは全体的に伸張されなけ
ればならなくなる。よってこのような場合、繊維強化熱
可塑性樹脂シートには、シートの長手方向には延伸され
ず引抜成形することができ、しかも幅方向には均一に延
伸できることが要求される。従って、シートの幅方向を
も強化繊維によって補強を施したシートを利用しようと
した場合、製品の幅方向への補強もなされて強度的に優
れた製品が得られるものの、上記理由から複雑な断面形
状・寸法を持つ製品を得ることが困難で、特に製品断面
の各コーナー部分が正確に賦形されないといった問題が
生じている。

【０００９】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、製品の長手方向ばか
りでなく幅方向への強度に優れ、かつ、高い寸法安定性
を持ち、しかも２次加工性に優れた繊維強化熱可塑性樹
脂発泡体と、そのような発泡体を、比較的簡単な設備構
成のもとに高能率に生産することができ、しかも複雑な
断面形状であっても精度良く形状賦形することのできる
方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化熱可塑
性樹脂発泡体は、多数の連続モノフィラメントが一方向
に引き揃えられた状態で樹脂と一体化された繊維強化熱
可塑性樹脂からなる表皮層と、熱可塑性樹脂発泡体から
なる内層とを有するとともに、表皮層近傍の内層中に
は、多数のモノフィラメントからなる、目開きが３〜１
０ｍｍ角のネット状物が表皮層に沿って埋設されている
ことによって特徴づけられる。

【００１１】また、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂発泡
体の製造方法のうち、第１方法は、多数の連続モノフィ
ラメントが一方向に引き揃えられた状態で樹脂と一体化
された繊維強化熱可塑性樹脂シートの１枚または複数枚
を、多数のモノフィラメントからなる目開きが３〜１０
ｍｍ角のネット状物がその内部に収容されるように連続
的に中空状体に賦形するとともに、その中空状体の内部
に発泡性熱可塑性樹脂組成物を発泡させながら供給し、
その発泡圧により中空状体およびその内部の発泡樹脂を
所望形状に賦形することによって特徴づけられる。

【００１２】一方、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂発泡
体の製造方法のうち、第２方法は、第１方法と同様に、
多数の連続モノフィラメントが一方向に引き揃えられた
状態で樹脂と一体化された繊維強化熱可塑性樹脂シート
の１枚または複数枚を、多数のモノフィラメントからな
る目開きが３〜１０ｍｍ角のネット状物がその内部に収
容されるように連続的に中空状体に賦形するとともに、
その中空状体の内部に発泡性熱可塑性樹脂組成物を供給
した後、加熱によりその発泡性熱可塑性樹脂組成物を発
泡させ、その発泡圧により中空状体およびその内部の発
泡樹脂を所望形状に賦形することによって特徴づけられ
る。

【００１３】ここで、本発明の繊維強化熱可塑性樹脂発
泡体の各製造方法において、繊維強化熱可塑性樹脂シー
トに用いる熱可塑性樹脂は、例えば高化式フローテスタ
ーを用い、熱融着可能な温度において直径１ｍｍ×長さ
１０ｍｍのノズルから１５０ｋｇ／ｃｍ² の条件で押出
したときの見かけの粘度が１×１０⁵ 〜１×１０⁷ ポイ
ズ程度であるような樹脂、または架橋処理、分子量調
整、繊維との複合等によって流動性を抑制できる樹脂で
あれば特に限定されず、使用目的によって適宜選択する
ことができる。

【００１４】以上のような熱可塑性樹脂としては、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポ
リスチレン、ナイロン、ポリアミド、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボ
ネート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリメチルメタク
リレート、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。ま
た、このような熱可塑性樹脂を主成分とする共重合体や
グラフト樹脂やブレンド樹脂、例えば塩素化ポリ塩化ビ
ニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−エ
チレン共重合体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ウ
レタン−塩化ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタ
ジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレ
ン共重合体、シラン変性ポリエチレン、アクリル酸変性
ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリエチレン、なども
使用可能である。

【００１５】上記熱可塑性樹脂は、単独で使用されて
も、併用、すなわちポリマーアロイとして使用されても
よく、必要に応じて熱安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、顔料、無機充填材、補強短繊維等の
添加剤、充填材、加工助剤、改質剤等を添加してもよ
い。

【００１６】また、上記繊維強化熱可塑性樹脂シートに
用いられる繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維
等の無機繊維、シリコン繊維、ボロン繊維、ビニロン繊
維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の有機合成繊
維、または鉄、チタン等の微細な金属繊維や、絹、綿、
麻等の天然繊維等を用いることができ、これらのうちの
単一種の繊維もしくはこれら異なる種類の混合繊維であ
ってもよく、熱可塑性樹脂と複合化され、シート化され
た状態で、成形温度領域において長手方向への引張弾性
率として１０ＧＰａ以上得られれば、どのような繊維を
用いてもよい。成形温度領域における長手方向への引張
弾性率が１０ＧＰａ以下であるとシートが破断する場合
が生じ、安定して高速成形をすることができない。ま
た、上記の繊維は、発泡体の表面の円滑性を損なわせな
いためには、直径１〜５０μｍとすることが望ましく、
特に３〜２５μｍとすることが好ましい。

【００１７】また、連続繊維はフィラメント１本１本が
熱可塑性樹脂中に分散し、かつ、シートの長手方向に引
き揃えられた状態のものであることが、発泡体の表面円
滑性を良好なものとする上で好ましい。

【００１８】更に、シートの構成として、上記のような
シートに対して、延伸性に富む熱可塑性樹脂のみの層を
あらかじめ積層しておくなど、内部発泡樹脂の膨張に伴
うシートの幅方向への延伸や、引抜金型内部での圧縮賦
形による収縮に際しても、シートの延伸・収縮ムラが発
生しにくい加工をあらかじめ施しておくことが望まし
い。特に熱可塑性エラストマー層を形成しておくこと
が、表面性、延伸性を改善する上で好適である。

【００１９】繊維強化熱可塑性樹脂シートの幅、厚みは
特に限定されないが、薄すぎるとシート自体に強度がな
くなり、厚すぎると発泡成形体の輪郭にシャープさを欠
く結果となるため、厚みは０．１〜３ｍｍとすることが
好ましい。繊維強化熱可塑性樹脂中の繊維量は、５〜７
０容量％とすることが好ましく、５容量％未満では十分
な補強効果、成形安定性が得られず、７０容量％を越え
ると十分に熱可塑性樹脂を含浸させることができず、発
泡成形体の表面性が悪くなる。

【００２０】また、本発明の第１および第２方法で使用
される繊維強化熱可塑性樹脂シートの製造方法として
は、例えば次のような方法を採用することがてきる。溶
融粘度の高い、流動しにくい熱可塑性樹脂を使用し、熱
可塑性樹脂中に連続長繊維が一方向に引き揃えられ、か
つ、強化繊維フィラメント１本１本が分散したものを得
ようとするときには、使用する熱可塑性樹脂を直径３０
０μｍ以下の粉体とし、その粉体熱可塑性樹脂を、槽底
に設けた多孔板から空気を噴出させることにより粉体を
流動化状態にできる槽内に収容し、槽中に設置したガイ
ドロールにより誘導された繊維束を複数本通過させるこ
とによって熱可塑性樹脂付着繊維束とし、これを加熱ロ
ールを通過させることにより繊維に熱可塑性樹脂を含浸
させ、冷却ロールを通過させて繊維強化熱可塑性樹脂シ
ートを得る方法を挙げることができる。

【００２１】一方、溶融粘度が低い樹脂を使用する場合
には、熱可塑性樹脂を溶融状態で繊維基材中に直接的に
浸透させて繊維強化熱可塑性樹脂を得ることができる。
この際、複合化された後、熱可塑性樹脂が溶融時に自重
により流動しないものである必要がある。そのため、複
合化の後、架橋処理等により熱可塑性樹脂を高分子化
し、あるいは変性することにより溶融粘度を高くするこ
とが必要である。

【００２２】本発明におけるネット状物に使用される繊
維の材質としては、前記した繊維強化熱可塑性樹脂シー
トに用いるものと同様のものを挙げることができるが、
その目開きとしては３〜１０ｍｍ角のものが好適であ
り、目開きが３ｍｍ未満であると発泡樹脂がその目開き
を通じて流動することが困難となり、また、１０ｍｍを
越えると補強効果が無くなる。

【００２３】本発明におけるネット状物は、通常、目開
きが３〜１０ｍｍ角の織物と言えるもので、多数のモノ
フィラメントが集束された繊維体が織られてなるものが
好ましいが、モノフィラメントそのものが織られたもの
であってもよい。モノフィラメントの集束本数は、通
常、５〜１０００本程度、好ましくは１００〜６００本
程度とされる。織り方としては、一般的な平織りや縦糸
２本にて横糸を絡めながら織る絡み織りが好適である。
縦糸、横糸それぞれの目付量としては繊維の種類によっ
て異なるが、ガラス繊維の場合２０〜１５０ｇ／ｋｍが
好適である。２０ｇ／ｋｍ未満であると補強効果が小さ
くなり、１５０ｇ／ｋｍを越えると縦糸、横糸それぞれ
の繊維束径が大きくなり却って界面の接着性が悪化す
る。また、ネット状物の厚みとしては０．３ｍｍ以下が
好ましく、０．３ｍｍを越えると上記と同様に却って界
面の接着性が悪化する。

【００２４】前記した繊維強化熱可塑性樹脂シートを中
空状体に賦形する際に、１枚のシートまたは複数枚のシ
ートを用いて、各シートの両側縁部を相互に重ね合わせ
るか、あるいは突き合わせた状態で、円形、矩形等、所
望の中空断面形状に賦形することがなされる。いずれの
場合も、発泡性熱可塑性樹脂を供給する前段階で各シー
トの接続部分は熱融着等により一体化され、発泡樹脂が
発泡する際、接続部分が破断しない状態であることが必
要である。

【００２５】シートを中空状体に賦形するには、複数の
ガイドロールにてシートを誘導するか、一定の隙間を有
する金型内を通過させる等の方法を採用することができ
る。ネット状物を中空状体の内部に供給する方法として
は、上記と同様に適当なガイドールで中空状体内に誘導
するか、あるいはシートを上記した金型の隙間を通過さ
せる際に同時にその内側に供給する方法等を採用するこ
とができる。ただし、ネット状物はそれ自体で中空状体
として賦形する必要は必ずしもなく、成形体の幅方向の
補強効果が必要な部分に選択的に配置するといったこと
がなされてよい。また、ネット状物をあらかじめ繊維強
化熱組成樹脂シートに積層しておいもよく、その場合に
はネット状物が積層された面が内側となるようにシート
を中空状体に賦形する。

【００２６】本発明で使用される発泡性熱可塑性樹脂
は、熱可塑性樹脂と発泡剤によって構成される。その熱
可塑性樹脂としては、従来から知られている押出発泡成
形可能な全ての熱可塑性樹脂が挙げられ、例えばポリ塩
化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等を挙げる
ことができ、更にこれら相互の、あるいは他の熱可塑性
樹脂とのアロイ、共重合体を挙げることもできる。

【００２７】また、上記の熱可塑性樹脂は、単独または
複数の混合物として用いられてもよい。更に、必要に応
じて熱安定剤、可塑剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、顔料、無機充填材、補強短繊維等の、添加剤、充填
材、加工助剤、改質剤等が加えられてもよい。

【００２８】本発明における発泡性熱可塑性樹脂組成物
を製造するために、上記の熱可塑性樹脂に発泡性を付与
する方法としては、押出成形温度またはこれを越える
温度で分解し、Ｎ₂ ，ＣＯ，ＣＯ₂ 等を主成分とするガ
スを発生する熱分解型の発泡剤を熱可塑性樹脂に必要量
混合して押出す方法、押出成形温度またはこれを越え
る温度において揮発性を有する液体をあらかじめ必要量
含浸せしめた発泡性熱可塑性樹脂組成物を押出成形する
方法、押出成形時に押出機の途中から気体または揮発
性液体を溶融樹脂中に注入しながら押出成形する方法、
等を適宜に採用することがてきるが、の方法が各種熱
可塑性樹脂に容易に適用できる点において好ましい。

【００２９】上記で用いられる分解型発泡剤として
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、Ｎ，Ｎ′−ジニトロペンタメチレンテトラミ
ン、ｐ，ｐ′−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジ
ド、アゾジカルボン酸バリウム、トリヒドラジノトリア
ジン、５−フェニルテトラゾール等の有機発泡剤、重炭
酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の炭酸塩ないしは重
炭酸塩、ほう水酸化ナトリウム等の水酸化物、亜硝酸ア
ンモニウム等の亜硝酸塩、水、酸と反応して水素を発生
する軽金属（マグネシウム、アルミニウム）等の無機発
泡剤等が挙げられる。

【００３０】一方、上記、の方法で用いられる揮発
性液体としては、例えばイソペンタン、ヘプタン、シク
ロヘキサン等の脂肪族炭化水素、トリクロロトリフルオ
ロエタン、ジクロロテトラフルオロエタン等のふっ化脂
肪族炭化水素等を挙げることができる。

【００３１】以上のような各発泡剤の配合量は、発泡性
熱可塑性樹脂組成物の所望発泡倍率によって適宜選択す
ることができ、熱可塑性樹脂１００重量部に対して１〜
１５重量部の範囲で配合することが好ましい。

【００３２】ここで、熱可塑性樹脂に対してより良好な
発泡性を付与するために、架橋処理を行ってもよく、そ
の架橋処理には、例えば可視光線、紫外線、α線、β
線、γ線、Ｘ線または電子線等の活性エネルギー線、熱
エネルギー、水等の、従来より公知の方法を採用するこ
とができる。

【００３３】本発明の繊維強化熱可塑性樹脂発泡体の製
造方法のうち、第１方法において、中空状体に賦形した
繊維強化熱可塑性シートの内面に発泡性熱可塑性樹脂組
成物を供給するには、押出成形方法を採用することがで
きる。発泡性熱可塑性樹脂は中空状体の内側表面に均一
に積層されるように押出成形することが、シートの厚み
ムラを少なくする上で好適である。押出される発泡樹脂
の断面形状は、上記の要件を満足できれば特に制約はな
い。ただし、発泡樹脂を中空状体の内面に沿わせるよう
に中空状に押出すことがより好ましく、繊維強化熱可塑
性樹脂シートからなる中空状体の内面に一旦発泡性樹脂
を積層させてから内部に向かって発泡指せることによ
り、中空状体と発泡性熱可塑性樹脂との界面にボイドが
混入することを防止することができ、表面性、界面接着
性の良い発泡成形体が得られる。

【００３４】また、本発明の第２方法において、中空状
体に賦形した繊維強化熱可塑性樹脂シートの内部に供給
する方法としては、発泡性熱可塑性樹脂組成物をシート
状、ロッド状、ペレット状等の形状として供給する方法
等を採用することができ、この場合、発泡性熱可塑性樹
脂組成物としては、このようなシート状やロッド状に成
形する際に、発泡しないかまたは完全に発泡が完了して
いない状況で成形可能で、中空状体への供給後の加熱に
より発泡可能となるような樹脂を採用すればよい。

【００３５】本発明の第１方法および第２方法におい
て、熱可塑性樹脂発泡体は、シートとの界面において均
一に積層されてさえおれば、その内部まで充満された状
態で成形される必要は特になく、引抜金型での圧縮賦形
時にシート状繊維複合体表面を金型内面に押し当てるだ
けの発泡圧力が得られればよく、例えば金型コアを金型
冷却部位まで延長して発泡を規制し、最終成形体随所に
空隙部分を成形してもよいし、発泡樹脂押出量または引
き取り速度を周期的に変化させることにより中空状繊維
複合体の内部に発泡樹脂が充満した部位と非充満部位を
任意に形成してもよい。

【００３６】上記において十分な発泡圧力が得られない
までに非充満部位を形成する場合、特に発泡樹脂を中空
状にて中空状繊維複合体内に積層する場合等には、その
非充満部位に金型内部を通じて空気配管を施し、この配
管を通じて発泡体内部に空気内圧を付与し、繊維複合体
外面を金型内表面に押し当てつつ成形できるようにする
か、通常の真空サイジングによって形状を付与してもよ
い。

【００３７】中空状体内にネット状物を挿入し、かつ、
発泡樹脂を供給して中空状体内部で発泡を完了させると
ともに、引抜金型等によってその断面を変化させて所望
の異形形状に賦形した後、これに連結あるいは一定間隔
をおいて設けた、同一断面形状を有する冷却金型内に挿
入し、冷却固化することにより、表皮層として繊維強化
熱可塑性樹脂層、内層として熱塑性樹脂発泡層を備え、
かつ、表皮層近傍の内層に、ネット状物が埋められてな
る横断面異形形状の発泡体が得られる。

【００３８】＜作用＞連続モノフィラメントが長手方向
に引き揃えられ、かつ、樹脂と一体化された繊維強化樹
脂層を最外層に備え、その最外層の内側表面近傍に、こ
れに沿って多数のモノフィラメンを集束して目開きを３
〜１０ｍｍとしたネット状物を配し、その更に内層に熱
可塑性樹脂発泡体を設けた構造を持つ本発明の繊維強化
熱可塑性樹脂発泡体によれば、最外層の繊維強化熱可塑
性樹脂層の存在により優れた寸法安定性を付与すること
ができ、また、ネット状物の存在により長手方向のみな
らず幅方向、周方向にも補強され、強度的に優れた樹脂
発泡体となる。しかも、このような構造体に対して最終
的に断面形状を付与すべく可塑状態で賦形する際におい
て、あるいは当該発泡体を加熱軟化させて２次加工を施
す際において生じる断面形状の変化時に、最外層の熱可
塑性樹脂層は連続モノフィラメントが長手方向に引き揃
えられているが故に外部または内部からの圧力の作用に
より全体的または部分的に横方向（周方向）に延伸可能
であり、また、ネット状物はその方向には延伸されない
ものの、発泡樹脂がネット状物の目開きを通じて繊維強
化熱可塑性樹脂層とネット状物の界面部分に自由に流入
することができるため、その樹脂圧力により繊維強化熱
可塑性樹脂層が延伸されために、複雑な断面形状の製品
でもコーナー部等においても正確な賦形が可能となる。

【００３９】また、本発明の各製造方法によれば、繊維
強化熱可塑性樹脂シートを中空状体に賦形し、かつ、そ
の内部に上記したネット状物を収容した状態で、発泡性
熱可塑性樹脂組成物を発泡させながら供給し（第１方
法）、もしくは供給後に発泡させる（第２方法）ため、
上記した構造を持つ繊維強化熱可塑性樹脂発泡体を連続
的、かつ、効率的に製造することかでき、また、ネット
状物は３〜１０ｍｍ角の目開きを備えているため、発泡
性熱可塑性樹脂組成物が繊維強化熱可塑性樹脂シートか
らなる中空状体内で発泡させ、その発泡圧によって中空
状体およびその内部の発泡樹脂を所望の断面形状に賦形
する工程において、発泡樹脂がネット状物の目開きを介
して自由に中空状体側に流れてその内面に圧力を付与す
ることができるため、複雑な断面形状を得る場合にも正
確な賦形が可能となる。

【００４０】

【発明の実施の形態】まず、本発明の第１方法並びに第
２方法において用いられる繊維強化熱可塑性樹脂シート
１２とネット状物１３とからなる積層シート１４の製造
方法について述べる。

【００４１】図１はその積層シート１３の製造装置の一
例の説明図である。この例においては、２つの流動槽１
０１ａと１０１ｂを設けるとともに、加熱炉１０２およ
び加圧ロール１０３ａ，１０３ｂを設けて、各流動槽１
０１ａ，１０１ｂにはその内部に粉体樹脂組成物１０を
収容し、底面からのエアの噴出によって粉体樹脂組成物
１０を流動化させることができるようにしている。この
ような粉体樹脂組成物１０を収容して流動化させた各流
動槽１０１ａ，１０１ｂ内に、ロービング状ガラス繊維
束１１を通過させることでその各フィラメントに粉体樹
脂組成物１０を付着させる。その状態で加熱炉１０２お
よび加圧ロール１０３ａ，１０３ｂを通過させて加熱・
加圧することによって、樹脂組成物１０を溶融させ、ガ
ラス繊維束１１に含浸させることで、連続繊維が長手方
向に配された繊維強化熱可塑性樹脂シート１２が得られ
る。

【００４２】また、その繊維強化熱可塑性樹脂シート１
２を製造する工程において、加熱炉１０２の手前側の加
圧ロール１０３ａの直前から、上段側の流動槽１０１ａ
を経て粉体樹脂組成物１０が付着したロービング状ガラ
ス繊維束１１の上面に沿わせて、ガラス繊維からなるネ
ット状物１３を供給した。これにより、繊維強化熱可塑
性樹脂シート１２の片面にネット状物１３が積層されて
なる積層シート１４が得られる。

【００４３】次に、以上のようにして得られた積層シー
ト１４を用いた、本発明の第１方法の実施の形態につい
て述べる。図２は第１発明を適用した繊維強化熱可塑性
樹脂発泡体の製造装置の模式的断面図で、図３は図２に
おけるＡ−Ａ断面図である。

【００４４】図１に示した装置により製造された、繊維
強化熱可塑性樹脂シート１２の片面にネット状物１３が
積層されてなる積層シート１４は、巻き戻しロール２１
に巻き付けられ、金型２２に供給される。

【００４５】金型２２は外金型２２１とコア金型２２２
とからなり、積層シート１４を中空状体１５に賦形し、
かつ、その内部に発泡性熱可塑性樹脂組成物１６を発泡
させながら押出すことができるようになっている。

【００４６】すなわち、金型２２の積層シート１４が供
給される側の端面には、そのシート１４を挿入するため
のＵ字形の隙間が形成されているとともに、その隙間は
外金型２２１とコア金型２２２の間で下流側（図中右方
向）へと向かうに従って徐々に真円の円筒形に変化し、
ここを積層シート１４が通過することにより、その断面
形状はＵ字形から真円形の中空状体１５へと賦形されて
いく。積層シート１４は、ネット状物１３が下面となる
ように金型２２内に挿入され、従ってこのネット状物１
３は、得られる中空状体１５の内周面に沿った状態で中
空状に賦形されることになる。

【００４７】コア金型２２２は、積層シート１４が中空
状体１５に賦形される途上の開口部分を通って上流側端
部か下向きに屈曲しており、その屈曲下端において樹脂
押出機２３に連結されている。また、このコア金型２２
２には、下流側に向けて円形に開口する樹脂吐出口２２
２ａが形成されているとともに、この樹脂吐出口２２２
ａはコア金型２２２内に形成された円筒状の樹脂流路２
２２ｂを介して樹脂押出機２３に連通しており、その樹
脂押出機２３から押出される発泡性熱可塑性樹脂組成物
１６を中空状体１５の内面に沿わせて発泡させながら吐
出すようになっている。

【００４８】金型２２の下流側には、断熱材２４、加熱
金型２５、断熱材２６および冷却金型２７を順に配し、
更にその下流側に引き取り機２８を設けている。加熱金
型２５は、垂直断面が入口部分において直径２９ｍｍの
円形であり、その断面形状が出口部分では２７×２７ｍ
ｍの矩形へと徐々に変化する上流側の金型２５ａと、そ
れに隣接して、垂直断面が入口部分において２７×２７
ｍｍの矩形で、その断面形状が下流側へと向かうに従っ
て徐々に変化し、出口部分において図３に示すような異
形の矩形形状となった下流側の金型２５ｂによって構成
されているとともに、これらの周囲には樹脂を可塑状態
に維持するためのヒータ２５０が配置されている。従っ
て、この加熱金型２５を通過することにより、ネット状
物１３を繊維強化熱可塑性樹脂シート１２の内側に巻き
込んだ状態の中空状体１５と、その内部の発泡樹脂１
６′の断面形状は、発泡樹脂１６′の発泡圧によって、
真円から矩形を経て図３に示す異形形状へと変化してい
く。

【００４９】加熱金型２５よりも下流側に位置する断熱
材２６および冷却金型２７の断面形状も図３に示すもの
と同じとなっており、加熱金型２５を経て図３に示すよ
うな形状に賦形された中空状体１５およびその内部の発
泡樹脂１６′は、冷却金型２７を経ることによって軟化
温度以下に冷却され、図４に断面図を模式的に示すよう
に、最外層に繊維強化熱可塑性樹脂層１７ａ，内層に熱
可塑性樹脂発泡体層１７ｂを有するとともに、その熱可
塑性樹脂発泡体層１７ｂの外周近傍に、繊維強化熱可塑
性樹脂層１７ａに沿った状態でネット状物１３が埋め込
まれた構造を持つ繊維強化熱可塑性樹脂発泡体１７が得
られる。この繊維強化熱可塑性樹脂発泡体１７は、引き
取り機２８によって引き取られる。

【００５０】以上の実施の形態によれば、繊維強化熱可
塑性樹脂シート１２の内側にネット状物１３が位置する
ように中空状体１５に賦形された積層シート１４内での
発泡性熱可塑性樹脂組成物１６の発泡圧により、中空状
体１５が加熱金型２５の内面に押しつけられて賦形され
る際に、ネット状物１３の目開きを３〜１０ｍｍ角とし
ておくことで、発泡樹脂１６′がそこを自由に通過して
最外層の繊維強化熱可塑性樹脂シート１２を内部から押
圧するため、図４に示したような複雑な断面形状への成
形に際しても、各コーナー部分において賦形不足等を生
じることなく、正確な賦形を行うことが可能である。

【００５１】また、このようにして得られた繊維強化熱
可塑性樹脂発泡体１７は、最外層の繊維強化熱可塑性樹
脂層１７ａの存在により寸法安定性に優れているととも
に、ネット状物１３の存在によって横方向（周方向）へ
の強度に優れたものとなると同時に、加熱圧プレス等の
２次加工を施すに当たっても、上記した加熱金型２５に
よる賦形時と同様に、内層の熱可塑性樹脂発泡層１７ｂ
の樹脂がネット状物１３の目開きを自由に出入りできる
ため、２次加工性にも優れた発泡体となる。

【００５２】次に、本発明の第２方法の実施の形態につ
いて述べる。図５は第２方法を適用した繊維強化熱可塑
性樹脂発泡体の製造装置の模式的断面図で、図６（Ａ）
および（Ｂ）はそれぞれ図５のＡ−ＡおよびＢ−Ｂ断面
図である。

【００５３】この例においては、前記した図１に示した
装置で得られる積層シートを２枚、すなわち繊維強化熱
可塑性樹脂シート１２ａ，１２ｂの片面にネット状物１
３ａ，１３ｂが積層されてなる２枚の積層シート１４
ａ，１４ｂ用い、これらを上部および下部の巻き戻しロ
ール３１ａ，３１ｂに巻き付けるとともに、発泡性熱可
塑性樹脂シート１８を後部巻き戻しロール３１ｃに巻き
付け、これらを加熱金型３４、加熱変形金型３５および
冷却金型３６に導くとともに、引き取り機３７によって
引き取るように構成している。

【００５４】加熱金型３４の上流側には、２枚の積層シ
ート１４ａ，１４ｂの側縁部をそれぞれ折り曲げて、こ
れら両シート１４ａ，１４ｂが、それぞれに積層されて
いるネット状物１３ａ，１３ｂが内側に向くように、互
いに向き合う形でそれぞれＬ字形とした状態で加熱金型
３４内に導くための賦形板３２が設けられているととも
に、各シート１４ａ，１４ｂおよび１８を予備加熱する
ための遠赤外線ヒータ３３が上下に配されている。

【００５５】加熱金型３４の垂直断面形状は一様であ
り、図６（Ａ）に示すような薄い矩形状となっている。
また、加熱変形金型３５の垂直断面形状は、その入口部
分において加熱金型３４の垂直断面形状と同等である
が、その形状は出口側へと向かって徐々に変化し、出口
部分では図６（Ｂ）に示すような所望の異形形状となっ
ている。この加熱変形金型３５の下流側に位置する冷却
金型３６の垂直断面形状は、加熱変形金型３５の出口部
分における形状と同等である。

【００５６】さて、以上の装置構成において、各巻き戻
しロール３１ａ，３１ｂおよび３１ｃから巻き戻された
積層シート１４ａ，１４ｂおよび発泡性熱可塑性樹脂シ
ート１８は、図６（Ａ）に示すように、ネット状物１３
ａ，１３ｂを内側にして互いに向き合うＬ字形の２枚の
積層シート１４ａ，１４ｂの間に、発泡性熱可塑性樹脂
シート１８が挟み込まれた状態で加熱金型３４内に導入
される。２枚の積層シート１４ａ，１４ｂは、賦形板３
２による賦形と加熱金型３４内での加熱により、Ｌ字形
の両側縁部が一定量だけ重ね合わされた状態で互いに融
着し、全体として断面が薄い矩形状をした中空状体１９
となり、その内部に発泡性熱可塑性樹脂シート１８が収
容された状態となる。また、加熱金型３４による適度に
温度調整された加熱と、適度に調整された引き取り速度
により、発泡性熱可塑性樹脂シート１８は発泡を開始し
て発泡樹脂１８′となり、加熱変形金型３５内へと導か
れる。

【００５７】加熱変形金型３５内において中空状体１９
およびその内部の発泡樹脂１８′は、引き続く加熱によ
り可塑状態に維持され、発泡樹脂１８′の発泡圧によっ
てこの加熱変形金型３５の内面に中空状体１９の外面が
押しつけられ、図６（Ｂ）に示した断面形状に賦形され
た後、冷却金型３６によって軟化温度以下に冷却され、
表面層に繊維強化熱可塑性樹脂層、内層に熱可塑性樹脂
発泡層を備え、かつ、その熱可塑性樹脂発泡層の表面近
傍に、繊維強化熱可塑性樹層に沿ってネット状物が埋め
込まれた構造を持つ繊維強化熱可塑性樹脂発泡体となっ
て、引き取り機３７に引き取られる。

【００５８】以上の実施の形態により得られる繊維強化
熱可塑性樹脂発泡体は、前記した実施の形態と同様、最
外層の繊維強化熱可塑性樹脂層の存在により寸法安定性
に優れ、また、ネット状物の存在によって横方向（周方
向）への強度に優れたものとなり、更に加熱圧プレス等
の２次加工を施すに当たっても、内層の熱可塑性樹脂発
泡層の樹脂がネット状物の目開きを自由に出入りできる
ため、２次加工性にも優れた発泡体となる。

【００５９】また、以上の実施の形態における加熱変形
金型３５による賦形工程にさいしても、ネット状物の目
開きを介して自由に発泡樹脂が出入りするため、コーナ
ー部を含む複雑な形状への賦形に際しても正確に賦形が
可能である。

【００６０】更に、以上の実施の形態において特に注目
すべき点は、積層シート１４ａ，１４ｂ内に発泡性熱可
塑性樹脂組成物（発泡性熱可塑性樹脂シート１８）を挿
入した後に加熱によって発泡させる点であり、この方法
によれば、中空状体１９の内部に樹脂押出用の金型を挿
入する必要がなく、従って中空状体１９の断面形状を薄
くしたりその断面積を小さくすることが可能となり、最
終的に得ようとする成形品の断面形状が薄い場合や断面
積が小さい場合において、中空状体１９の断面形状や断
面積もそれに合わせることができ、賦形工程の効率化を
図ることができる。

【００６１】

【実施例】次に、以上の各実施の形態に係る製造装置を
用いて、実際に繊維強化熱可塑性樹脂発泡体を製造した
例について述べる。

【００６２】（実施例１）図１に示した装置において、
流動層１０１ａ，１０１ｂ内に収容する粉体樹脂組成物
１０として、組成がポリ塩化ビニル樹脂（溶融粘度；
５．３×１０⁵ ｐｏｉｓｅ）１００重量部、錫系熱安定
剤２．０重量部、アクリル加工助剤３重量部、ポリエチ
レンＷＡＸ１．０重量部からなるものを、ミキサーにて
１００°Ｃにて混練して、粒子径を８０μｍとしたもの
を用いた。

【００６３】また、ガラス繊維束１１として、直径２３
μｍのフィラメントより構成されるロービング状のもの
（４４００ｔｅｘ）を用い、これを２４本ずつ上下２段
に配してそれぞれ流動槽１０１ａ，１０１ｂ内を通過さ
せて粉体樹脂組成物１０を付着させ、加熱炉１０２およ
び加圧ロール１０３ａ，１０３ｂに導いて２１０°Ｃに
加熱し、加圧することで粉体樹脂組成物１０を溶融・含
浸させ、厚み０．５ｍｍの繊維強化熱可塑性樹脂シート
１２を得るとともに、加圧ロール１０３ａの手前からガ
ラス繊維からなるネット状物１３を供給して積層シート
１４を得た。このネット状物１３は、目開き５ｍｍ角、
縦目付量３３ｇ／ｋｍ、横目付量６７ｇ／ｋｍ（各繊維
体を形成するモノフィラメントの集束本数は、縦方向は
約２００本、横方向は約４００本であった）のものを用
いた。

【００６４】以上のようにして得られた積層シート１４
を幅９１ｍｍに揃え、図２の装置の巻き戻しロール２１
に巻き付け、金型２２により、ネット状物１３が内側に
位置するように積層シート１４の両端を重ね合わせずに
突き合わせ、外径２９．０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの中空
状体１５に連続的に賦形し、その内部に発泡性熱可塑性
樹脂組成物１６を発泡させながら供給した。

【００６５】発泡性熱可塑性樹脂組成物１６としては、
ポリ塩化ビニル樹脂（重合度＝８００）１００重量部、
錫系熱安定剤２．５重量部、滑剤０．５重量部、アクリ
ル加工助剤８重量部、ＣａＣＯ₃ ５重量部、ジオクチル
フタレート２重量部、重炭酸ナトリウム３．５重量部か
らなる樹脂組成物をを、あらかじめ１６０°Ｃ以下の樹
脂温度にて、スクリュー径３０ｍｍの２軸押出機にて混
練ペレット化したものを用いた。

【００６６】また、図２における押出機２３として、ス
クリュー径４０ｍｍの単軸押出機（Ｌ／Ｄ＝３０、圧縮
比２．５）を用い、上記の発泡性熱可塑性樹脂組成物１
６を樹脂温度１９０°Ｃにて中空状体１５の内面に押出
・積層すると同時に発泡を開始させ、更に、加熱金型２
５により樹脂温度を１８０°Ｃに保持して発泡を完了さ
せた後、冷却金型２７にて外層表面温度を６０°Ｃにま
で冷却することで、図４に示した構造を持つ繊維強化熱
可塑性樹脂発泡体１７を、成形速度１．５ｍ／分にて連
続的に、かつ、正確な賦形のもとに製造することができ
た。

【００６７】（実施例２）図１の装置を用いて、粉体樹
脂組成物１０としてポリエチレン樹脂（溶融粘度；１．
５×１０⁵ ｐｏｉｓｅ）１００重量部からなり、粒子径
１００μｍのものを用い、これを、実施例１と全く同じ
ガラス繊維束１１を各流動槽１０１ａ，１０１ｂを通過
させることによって付着させた後、加熱炉１０２および
加圧ロール１０３ａ，１０３ｂによって約２１０°Ｃに
加熱・加圧することで粉体樹脂組成物１０を溶融・含浸
させ、厚み０．５ｍｍの繊維強化熱可塑性樹脂シート１
２ａ，１２ｂを得るとともに、ガラス繊維からなるネッ
ト状物１３ａ，１３ｂを加圧ロール１０３ａの手前から
供給することにより、繊維強化熱可塑性樹脂シート１２
ａ，１２ｂの片面に、実施例１で用いたのと同じネット
状物１３ａ，１３ｂが積層されてなる積層シート１４
ａ，１４ｂを得た。

【００６８】また、発泡性熱可塑性樹脂シート１８とし
て、その組成を高密度ポリエチレン１００重量部、ポリ
プロピレン１００重量部、シラングラフトポリプロピレ
ン５６重量部、アゾジカルボンアミド４重量部とし、こ
れをスクリュー径３０ｍｍの２軸押出機に供給し、１８
０°Ｃにて溶融混練するとともに、厚み１．５ｍｍ状の
シート状に押出し、これを６８ｍｍにカットした後、９
８°Ｃの熱水に１時間浸漬したものを用いた。

【００６９】その発泡性熱可塑性樹脂シート１８を図５
における巻き戻しロール３１ｃに巻き付けるとともに、
上記の積層シート１４ａと１４ｂをそれぞれ幅７２ｍｍ
と７１ｍｍにカットしたものを上部巻き戻しロール３１
ａおよび下部巻き戻しロール３１ｂに巻き付けた。そし
て、賦形板３２により、ネット状物１３ａ，１３ｂが内
側となるように積層シート１４ａ，１４ｂの縁部を相互
に約６ｍｍ重ね合わせつつ、幅６０ｍｍ、厚み６ｍｍの
中空状体１９に賦形し、その内部に発泡性熱可塑性樹脂
シート１８を挿入し、遠赤外線ヒータ３３を経て加熱金
型３４内に導入した。加熱金型３４内で発泡性熱可塑性
樹脂シート１８が発泡を開始するように温度および速度
を調整し、中空状体１９内部に発泡樹脂１８′が充満し
た後に加熱変形金型３５に導き、幅６０ｍｍ、厚み６ｍ
ｍの矩形状から図６（Ｂ）に示した断面形状へと賦形し
た。続いて冷却金型３６によって表面温度４０°Ｃにま
で冷却することにより、表面に塩化ビニル樹脂とガラス
繊維からなる繊維強化熱可塑性樹脂層、内部にポリエチ
レン、ポリプロピレン樹脂からなる発泡層を有し、か
つ、その発泡層の表面近傍にガラス繊維からなるネット
状物が埋め込まれた繊維強化熱可塑性樹脂発泡体を得
た。発泡層の発泡倍率は３倍で、成形速度は１．２ｍ／
分であった。

【００７０】（比較例）図１に示した装置において、ネ
ット状物１３を図中二点鎖線で示す位置から供給し、長
手方向に配された強化ガラス繊維の間にネット状物１３
が挟み込まれた状態の繊維強化熱可塑性樹脂シートを製
造し、これを図２に示した製造装置の巻き戻しロール２
１に巻き付けた。そして、実施例１における積層シート
１４に代えて上記のシートを用いるほかは、実施例１と
全く同じ条件にて成形を行った。

【００７１】得られた成形品の断面図を図７に示す。図
中矢印で示すコーナー部分において所望の形状が得られ
ず、正確な賦形が行えないことが判明した。

【００７２】

【発明の効果】本発明に各製造方法によれば、長手方向
および幅方向（周方向）に繊維補強された軽量で高強度
の発泡体を、複雑な断面形状でも正確に、かつ、連続的
に成形することが可能となった。また、本発明の繊維強
化熱可塑性樹脂発泡体は、使用されている樹脂が全て熱
可塑性樹脂であるため、それ自体を再び加熱してプレス
成形等により２次加工することが可能であり、その場
合、ネット状物の目開きを内層の発泡層を形成する樹脂
が自由に出入り可能であるため、形状賦形が良好なもの
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各方法において用いられる積層シート
１４，１４ａ，１４ｂの製造装置の例の説明図

【図２】本発明の第１方法を適用した繊維強化熱可塑性
樹脂発泡体の製造装置の実施の形態の構成を示す模式的
断面図

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図

【図４】図２の装置で得られた、本発明の繊維強化熱可
塑性樹脂発泡体の実施の形態の断面図

【図５】本発明の第２方法を適用した繊維強化熱可塑性
樹脂発泡体の製造装置の実施の形態の構成を示す模式的
断面図

【図６】図５におけるＡ−Ａ断面図（Ａ）およびＢ−Ｂ
断面図（Ｂ）

【図７】比較例により製造された繊維強化熱可塑性樹脂
発泡体の断面図

【符号の説明】

１２，１２ａ，１２ｂ 繊維強化熱可塑性樹脂シート １３，１３ａ，１３ｂ ネット状物 １４，１４ａ，１４ｂ 積層シート １５，１９ 中空状体 １６ 発泡性熱可塑性樹脂組成物 １７ 繊維強化熱可塑性樹脂発泡体 １７ａ 繊維強化熱可塑性樹脂層 １７ｂ 熱可塑性樹脂発泡層 １８ 発泡性熱可塑性樹脂シート ２１ 巻き戻しロール ２２ 金型 ２２１ 外金型 ２２２ コア金型 ２３ 樹脂押出機 ２５ 加熱金型 ２７ 冷却金型 ２８ 引き取り機 ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 巻き戻しロール ３２ 賦形板 ３４ 加熱金型 ３５ 加熱変形金型 ３６ 冷却金型 ３７ 引き取り機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 9:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の連続モノフィラメントが一方向に
   引き揃えられた状態で樹脂と一体化された繊維強化熱可
   塑性樹脂からなる表皮層と、熱可塑性樹発泡体からなる
   内層とを有するとともに、表皮層近傍の内層中には、多
   数のモノフィラメントからなる、目開きが３〜１０ｍｍ
   角のネット状物が表皮層に沿って埋設されていることを
   特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂発泡体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂
   発泡体を製造する方法であって、多数の連続モノフィラ
   メントが一方向に引き揃えられた状態で樹脂と一体化さ
   れてなる繊維強化熱可塑性樹脂シートの１枚または複数
   枚を、多数のモノフィラメントからなる目開きが３〜１
   ０ｍｍ角のネット状物がその内部に収容されるように連
   続的に中空状体に賦形するとともに、その中空状体の内
   部に発泡性熱可塑性樹脂組成物を発泡させながら供給
   し、その発泡圧により中空状体およびその内部の発泡樹
   脂を所望形状に賦形することを特徴とする繊維強化熱可
   塑性樹脂発泡体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹脂
   発泡体を製造する方法であって、多数の連続モノフィラ
   メントが一方向に引き揃えられた状態で樹脂と一体化さ
   れた繊維強化熱可塑性樹脂シートの１枚または複数枚
   を、多数のモノフィラメントからなる目開きが３〜１０
   ｍｍ角のネット状物がその内部に収容されるように連続
   的に中空状体に賦形するとともに、その中空状体の内部
   に発泡性熱可塑性樹脂組成物を供給した後、加熱により
   その発泡性熱可塑性樹脂組成物を発泡させ、その発泡圧
   によって中空状体およびその内部の発泡樹脂を所望形状
   に賦形することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂発泡
   体の製造方法。