JPH1044254A - 複層構造賦形物およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 肉厚もしくは直径の大きい繊維強化、熱硬化
性樹脂成形物を硬化速度を大きく成形できる複層構造賦
形物を提供すること及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 一連の引抜成形機を用いて、繊維強化材
と熱硬化性樹脂（Ａ）からなる芯材硬化物を第１型から
引抜く工程（１）、つづいてその芯材の外周に熱硬化性
樹脂組成物（Ｂ）を含浸した繊維強化材を配して第２型
もしくは集束具を通す工程（２）を経て、芯材の周囲に
未硬化乃至半硬化状態の被覆層を配した複層構造賦形物
を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繊維強化材と熱硬化
性樹脂からなる引抜成形硬化した芯部と、繊維強化材と
熱硬化性樹脂を含む未硬化乃至半硬化状態にある被覆層
からなる複層構造賦形物およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来肉厚な引抜成形物の製造法として
は、樹脂を含浸した強化繊維から所望の断面の賦形物を
型内で作り、引きつづきそれを型の加熱部に移し加熱硬
化するのが通常行われている方法である。

【０００３】一方、肉厚物の別な引抜成形法としては、
芯部を半硬化後被覆層を配し、引きつづいて一体に熱硬
化する方法が特開平７−３２４９７号公報に開示されて
いる。また、特開平２−２４８５５９号公報及び特開平
４−８９３４６号公報にはこれら特許請求の範囲に記載
されている事項の後半部を除けば前記公開公報に開示さ
れている事項に記載されている事項が提案されている。

【０００４】上記の通常の製法では成形物の内部の硬化
がおそく、賦形物の厚みが厚くなると加速度的に成形速
度が低下してしまう問題点がある。また、この方法では
賦形物表面ならびにその近くの層に要求される耐蝕性、
耐候性等の機能性を、要求されていない内部にまで与え
る無駄があり、その上一般に見られるように機能性樹脂
の硬化速度の小さいことと相俟って、一段と問題は大き
い。さらに、この方法では成形物の芯部と外側で充填
剤、繊維強化材の種類、含有率を変更することができな
いという不利を伴っている。

【０００５】前記３件の公開特許公報に開示されている
ものは、まず芯部を半硬化の状態までもってくること
で、前記通常法の内部の硬化遅れの問題を回避しようと
している。内部すなわち芯部の樹脂がイオン硬化型であ
る特別な場合には半硬化の度合いをある程度高めても、
その硬化現象の制御は可能であるので、価値ある提案と
いえる。しかしながら、芯部の樹脂がラジカル硬化型で
ある通常の場合には、半硬化の度合いを高めると硬化反
応が暴走して制御ができず、芯部の表面が乾いた状態に
なり、被覆層との一体硬化に支障を来たすので半硬化の
度合いは低く、控目に止めざるを得ず、その結果成形物
の製造速度は前記通常法と大差なく、手間をかけた程の
成果は得られない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な従来技術の問題点を解消し、肉厚賦形物の能率のよい
製造方法につながり、要すれば併せて、芯部とは別に被
覆層に耐候性等の機能性を有するもしくは繊維強化材の
材質、含有率芯部と異る成形物の製造に役立つそれらの
前駆体である賦形物を提供し、それと共に該賦形物を能
率よく得ることのできる製造方法を提供することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、繊維強化材と
熱硬化性樹脂（Ａ）とからなる引抜成形硬化物を芯材と
し、その外周は熱硬化性樹脂（Ｂ）を含浸した繊維強化
材を被覆してなることを特徴とする複層構造賦形物にあ
る。

【０００８】さらに本発明は、熱硬化性樹脂（Ａ）を含
浸した繊維強化材を第１型に通し、加熱硬化させる工程
（１）を経て得た引抜成形硬化物を芯材とし、その外周
に被覆層として熱硬化性樹脂（Ｂ）を含浸した繊維強化
材を配して第２型もしくは集束具を通す工程（２）を順
次連続的に行う引抜成形法による複層構造賦形物の製造
方法を第２の発明とするものである。

【０００９】さらに本発明は、上記第２の発明において
工程（１）を経て得た芯材の表面にエポキシ樹脂を塗布
した後、熱硬化性樹脂（Ｂ）を含浸した繊維強化材の被
覆層を配した複層構造賦形物の製造方法を第３の発明と
するものである。

【００１０】本発明において、賦形物とは硬化に先だち
何等かの形が与えられたものという意味であって、その
被覆層を形成している樹脂は未硬化乃至いくらか硬化し
ているが充分可塑性のある半硬化物の状態である。熱硬
化性樹脂（Ａ）および（Ｂ）としては、不飽和ポリエス
テル樹脂、ビニルエステル、ウレタンメタクリレート等
のラジカル硬化性の樹脂及びエポキシ樹脂、フェノール
樹脂等のイオン硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂（Ａ）
と（Ｂ）に用いる樹脂は同一であっても別種のものであ
ってもよく、これら熱硬化性樹脂の中から自由に選ぶこ
とができ、また、樹脂（Ａ），（Ｂ）の組合せに特に制
限はない。

【００１１】熱硬化性樹脂（Ａ）および（Ｂ）は既知の
引抜成形法に関する知識をそのまま転用することがで
き、本発明において特別に変る所はない。樹脂（Ａ），
（Ｂ）は硬化剤、離型剤その他必要に応じて添加するも
のからなる組成物の形で用いる。樹脂を含む組成物の粘
度は通常の引抜成形の場合と同様凡そ８００〜３０００
ｃｐｓ（２５℃）程度が使用し易い。

【００１２】樹脂組成には必要に応じ、炭酸カルシウ
ム、水酸化アルミニウム等の充填材を併用する場合もあ
る。ただし後記する実施例１にみるように被覆層が最終
的に硬化炉の壁に接触することなく硬化する場合には、
熱硬化性樹脂（Ｂ）には離型剤は不要である。離型剤は
芯材と被覆層の硬化後の接着を考慮して選ばれるべきで
ある。ステアリン酸金属塩は接着を阻害する傾向がある
ので好ましくなく、正リン酸系の離型剤の使用が好まし
い。

【００１３】本発明に用いる繊維強化材としては、ガラ
ス繊維、炭素繊維等の無機繊維及びビロン繊維、芳香族
ナイロン繊維等の有機繊維を挙げることができる。これ
等は普通長繊維の束、すなわちロービング、チョップド
ストランドマット、連続モノフィラメント、クロスマッ
ト等の形式で得られ、単独もしくは適宜組合せて使用さ
れる。使用の要領は従来の引抜形成の知識がそのまま役
立つ。工程（１），（２）における繊維強化材は同種で
あってもよく、またそれらの含有率は異っていてもよ
い。前者は大略５０〜７０容積％、後者に４０〜６０容
積％程度が普通である。

【００１４】本発明の第２の発明において工程（１）に
使用する第１型は含浸槽を経て熱硬化性樹脂を含浸した
繊維強化材を引きこみ、入口とそれに続く型内で賦形を
行い、つづいて加熱部分で該賦形物を熱硬化することが
出来る一般に硬化金型と呼ばれるものと全く同じであ
り、何等変るところはない。この芯材を作る工程（１）
は射出・引抜成形法でも実施できる。その場合には樹脂
等を付していない繊維強化材が型内に引きこまれ、賦形
部分の前半で、型内に、熱硬化性樹脂が射出され、賦形
終了後加熱部分に賦形物が移り硬化する普通の射出・引
抜成形型と何等変らない。

【００１５】次の工程（２）で使用される第２型の最小
限必要な機能は熱硬化性樹脂を含浸した繊維強化材を芯
材の外側に集束する機能である。第２型で作られた賦形
物を直ちに硬化物として取り出したい時には賦形につづ
き熱硬化をなしうる普通の硬化金型を使用するのが便利
である。勿論この場合も射出・引抜成形方法の硬化金型
を用いることは可能である。第２型で作られた賦形物に
例えば砂を噴射して表面に砂のついた成形物を得たい場
合には、第２型はプリフォーム型でよい。賦形物をプレ
スして凹凸をつける等後加工によっては賦形物の形状寸
法が大略でよい場合がある。その場合には第２型は長さ
が著しく短いプリフォーム型もしくはその極限である輪
でもよい。また、第２型の代りに、中央に芯材が通る穴
があり、その周囲に樹脂含浸繊維強化材が通る穴を多数
有する通称ガイドと呼ばれる集束具を用いてもよい。

【００１６】本発明の複層構造賦形物は、前記したよう
に最終硬化成形物を得るための前駆体である。その最終
硬化成形物においては硬化した被覆層が芯材に充分に接
着していることが望ましい。その接触力は硬化前の被覆
層中の樹脂成分の接着性、硬化物である芯材の表面のピ
ンホール並に微細な凹凸、被覆層の成形収縮によっても
たらされる。その硬化成形物についてはその用途上被覆
層と芯材との間の接着力を特に向上させる要求がないこ
とが多い。しかしながら、特に接着力向上が要求される
場合には、接着剤の助けを借りるか、芯材の外周に被覆
層を配するに先立ち芯材の表面をサンドブラスト等の適
当な方法で粗化すればよい。本発明はこれらの適当な方
法を採る場合も含む。

【００１７】接着剤の助けを借りた実施容易な方法とし
ては、後述する実施例２に見るように第１型から出て来
た硬化した芯材の表面に接着剤を塗布しその上に被覆層
を形成させる方法を挙げることができる。接着剤として
は揮発性のない市販の多くの接着剤が原理的には使用で
きるが、本発明の第２の発明の一連の引抜法による賦形
物の製造方法の流れの中に容易に組み込める接着剤を用
いることが好都合である。その好都合さと接着力の大き
さから、接着剤としてはエポキシ樹脂が好ましい。

【００１８】エポキシ樹脂としては、エポキシ樹脂を用
いる引抜成形法の樹脂の知識をそのまま転用することが
できる。代表的なエポキシ樹脂の組成例を上げるならば
エポキシ樹脂としてビスフェノールＡジグリシジルエー
テルであるアラルダイトＡＥＲ ２６０（チバガイギー
製）１００部、粘度調整剤として１，４−ブタンジオー
ル−ジグリシジルエーテル１７部、硬化剤として２−メ
チルイミダゾール４部、２５℃における粘度１６００セ
ンチポイズである。

【００１９】前記したようにエポキシ樹脂を芯材と被覆
層を接着するのに用いると、被覆層に対しては接着剤で
あるエポキシ樹脂と熱硬化製樹脂（Ｂ）とが界面におい
て互いに一部溶解し合い硬化時に投錨効果を発揮するの
で、双方にまたがる共有結合で示される化学的な構造が
なくても強固な結合を生じ界面の剥離強度の優れたもの
が得られる。芯材とエポキシ樹脂との界面はその接着性
能に主として依存するので、樹脂組成の内容の選び方は
接着性能重視で行うのがよい。勿論エポキシ樹脂を接着
剤として用いる場合においても、その塗布に先立ち芯材
の表面を連続的にサンディグして粗にしておくことは接
着力向上にさらに有効である。

【００２０】本発明において接着剤を使用する場合、被
覆層もしくはそれに砂つけ等の加工を行ったものの加熱
硬化終了と共に硬化が終了するように接着剤の組成中の
硬化剤を配合するのは勿論であるが、接着剤の硬化は被
覆層の硬化に多少おくれてもその硬化進行が継続される
ならば多くの場合支障はない。エポキシ樹脂を接着剤に
用いるのはその例である。

【００２１】本発明の第２、第３の発明を実施するにあ
たって第１型、第２型の温度等の引抜条件は従来の知識
をもって定めることが出来る。第２型で出来た賦形物を
そのまま硬化物として取り出す場合は全く従来の引抜成
形方法と同じく、引取り機を経た後カッターで切断して
定尺にすればよい。第２型もしくは集束具を通った賦形
物に砂吹きつけ等の後加工をする場合には加工後、硬化
用炉を通過させて硬化し、引取り機を経た後カッターで
切断して定尺にすればよい。

【００２２】本発明の複層構造賦形物はその内部の芯材
が硬化物であるので、賦形物の硬化は被覆層のみでよ
い。よって複層構造賦形物は公知の成形法に比べ短い硬
化時間で最終成形物を与える。

【００２３】本発明の第２、第３の発明は硬化した芯材
の外側に被覆層を配して複層構造賦形物を製造する方法
であるから、芯材と被覆層の間は主として被覆層の熱硬
化性樹脂組成物中の樹脂の接着作用、もしくは要すれば
被覆層を配するに先立って芯材と被覆層の間に存在せし
めた接着剤の接着作用、さらに好ましくは芯材の表面を
粗化を行う。それらの方法によって、最終成形物に対す
る要望に応ずる程度の芯材−被覆層間の接着強度を、そ
の双方の間に化学結合を発生させなくても得ることがで
きる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００２５】［実施例１］図１は本発明の複層構造賦形
物を得、さらに引きつづき該賦形物からコンクリート補
強材を製造する例の説明図である。熱硬化性樹脂（Ａ）
としてオルソ系不飽和ポリエステル樹脂組成物を含浸し
たガラスロービングはその一部を図示した第１型である
硬化金型１で引抜成形硬化して、強化材体積含有率６４
％の直径１０ｍｍの硬化せる芯材２となり工程（１）を
終える。工程（１）に引きつづき符号３で示す第２型で
ある射出・引抜方式のプリフォーム型３を通って工程
（２）を終了し、複層構造賦形物４を得た。

【００２６】上記工程（２）における第２型３の内径は
１４ｍｍで、該型に入って来た硬化した芯材２と、その
型の内壁との間には２ｍｍの間隙があり、そこにガラス
ロービング５を体積率で４２％になるように、ロービン
グの位置ぎめガイド６及びガイドピン７を経て供給し
た。工程（２）に用いた熱硬化性樹脂組成物（Ｂ）８の
樹脂はビニルエステル樹脂であって、該樹脂（Ｂ）８は
第２型３にとりつけてある供給管９から型内に圧入さ
れ、ガラスロービング５を含浸し、賦形されて芯材２の
外周に被覆層を形成し、工程（２）を終了した。

【００２７】このようにして得られた複層構造賦形物４
をコンクリート補強材に利用した例を次にのべる。上記
のように工程（２）を終了した賦形物４は図１の右方に
引きとられて糸巻き付機１０の位置に進み、そこでボビ
ン１１からくり出されたビニロン糸１２を糸ガイド１３
を経て螺旋状に巻きつけられ、その表面にくびれ１４を
生じた。このくびれ１４を賦与された棒状物１５を加熱
した硬化筒１６に通しコンクリート補強材１７を得た。
図中１８，１９は夫々第１型１、硬化筒１６の加熱用熱
板である。得られたコンクリート補強材１７については
引張り試験を実施した。

【００２８】［比較例１］公知の方法即ち実施例１にお
いて芯材を未硬化のまま直接第２型に送られて得られた
芯材、被覆材共に未硬化状態にある賦形物を得、つづい
て実施例１と同じ方法でコンクリート補強材を得た。次
にその引張り試験を実施した。これらの結果を夫々表１
に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１中の（ ）内の数値はその値の所で一
度引張りの力が下がったことを示す。そのとき芯材と被
覆層が１０〜２０ｍｍずれを生じたことが認められた。

【００３１】［実施例２］図２は第３の発明の製造方法
により複層構造賦形物を得、さらに引きつづき丸棒を作
る例の説明図である。熱硬化性樹脂（Ａ）として易熱硬
化型フェノール樹脂を含む組成物を前記実施例１のオル
ソ系不飽和ポリエステル樹脂の代りに用いた。また使用
した第１型１は前記実施例１と同じものである。第２型
２０は内径１２ｍｍの通常の硬化金型で、その入口につ
づく部分で賦形し引きつづき加熱硬化が行えるようにな
っている。

【００３２】熱硬化性樹脂（Ａ）としてフェノール樹脂
組成物を含浸したガラスロービングは第１型１である硬
化金型で成形硬化して、強化材体積含有率６４％の直径
１０ｍｍの硬化せる芯材２となり工程（１）を終えた。
つづいて芯材２は供給管２１からエポキシ樹脂組成物２
２が内部に供給されている塗布装置２３を通り、芯材２
の外周表面にエポキシ樹脂２２が塗布され引きつづき図
の右方向に移動する。

【００３３】別にガラスロービング５を樹脂がイソフタ
ル酸系不飽和ポリステルであり、それと同重量の水酸化
アルミニウム及び着色顔料を含む熱硬化性樹脂（Ｂ）２
４を収めた含浸槽２５を通して含浸ガラスロービング２
６を用意した。前記エポキシ樹脂２２を塗装された芯材
２の外周に、上記含浸ロービング２６を体積含有率が５
０％になるように配して、位置ぎめガイド９を経て第２
型２０に引き込んだ。該型の入口に近い内部において芯
部が硬化物であり、その外周に未硬化被覆層を配置した
複層構造賦形物４が作られた。つづいて図中右方に引き
とられ第２型２０の熱板２８で覆った加熱部を経て、複
層成形物である丸棒２７が得られた。図中１８、２８は
夫々硬化金型１，２０を加熱するための熱板である。こ
のとき成形速度は４０ｃｍ／分であった。表面が美しく
顔料着色されたフェノール樹脂繊維強化硬化物からなる
丸棒２７が得られた。

【００３４】［比較例２］実施例１において芯材は未硬
化のまま、直接第２型２０に送った以外は前記実施例２
と全く同様に行った。しかしながら第２型２０から硬化
物を得ることができなかった。

【００３５】

【発明の効果】本発明は芯材として引抜成形硬化物を用
い、その外周に未硬化乃至半硬化状態の被覆層を配置し
た複層構造賦形物であるので、それを硬化物にするには
被覆層の硬化のみでよい。よって複層構造賦形物を前駆
体として各種成形物を得るのに従来方の成形方法より、
成形速度を大きくすることができる。特に肉厚の或いは
直径の大きい成形物に適用するとこの硬化は顕著であ
る。

【００３６】本発明の第２、第３の発明は一連の引抜形
成装置を用い、熱硬化性樹脂（Ａ）と繊維強化材から第
１型で硬化した芯材を得る工程（１）を経、その外周に
熱硬化性樹脂（Ｂ）を含浸した繊維強化材を配して第２
型もしくは集束具を通す工程（２）により複層構造賦形
物を容易に効率よく製造できる。また、製造に当り芯
材、被覆層の繊維強化材の材質、存在容積率を互いに独
立に定めることができる。さらに本発明は、公知の方法
と同様に被覆層のみに、例えば耐候性樹脂、或いは耐蝕
性樹脂を含む樹脂（Ｂ）を用いることにより成形物表面
もしくは表面に近い層に耐候性或いは耐蝕性機能をもた
せた成形物を得るための複層構造賦形物を容易に作りう
る。

【００３７】またさらに本発明は、熱硬化性樹脂
（Ａ），（Ｂ）中の樹脂の組合せ選択に何等制限がな
い。他方、前記公開特許公報に開示されている方法では
比較例２に見るように大きな制限が潜在している。今後
難燃規制の高まりにつれて難燃性能の高いフェノール樹
脂の使用頻度が増大するものと思われるが、フェノール
樹脂は着色性が著しく劣る。本発明によるとこの点が解
決できるので、その存在意義は特に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複層構造賦形物および引き続きそれか
らコンクリート補強材を製造するための、装置の一例を
示す説明図である。

【図２】複層構造賦形物および引き続きそれから丸棒を
製造するための装置の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 第１型 ２ 硬化した芯材 ３，２０ 第２型 ４ 複層構造賦形物 ５ ガラスロービング ６ ガイド ７ ガイドピン ８，２４ 熱硬化性樹脂（Ｂ） ９，２１ 供給管 １０ 糸巻き付機 １１ ボビン １２ ビニロン糸 １３ 糸ガイド １４ くびれ １５ くびれ棒状物 １６ 硬化筒 １７ コンクリート補強材 １８，１９，２８ 熱板 ２２ エポキシ樹脂 ２３ 塗布装置 ２５ 含浸槽 ２６ 含浸ガラスロービング ２７ 丸棒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維強化材と熱硬化性樹脂（Ａ）とから
   なる引抜成形硬化物を芯材とし、その外周に熱硬化性樹
   脂（Ｂ）を含浸した繊維強化材を被覆してなることを特
   徴とする複層構造賦形物。
2. 【請求項２】 熱硬化性樹脂（Ａ）を含浸した繊維強化
   材を第１型に通して得た引抜成形硬化物を芯材とし、そ
   の外周に被覆層として熱硬化性樹脂（Ｂ）を含浸した繊
   維強化材を配した後、第２型もしくは集束具を通すこと
   を特徴とする引抜成形法による複層構造賦形物の製造方
   法。
3. 【請求項３】 第１型を経て得られた引抜成形硬化物か
   らなる芯材の表面にエポキシ樹脂を塗布し、該樹脂が未
   硬化乃至半硬化状態のうちにその外周に熱硬化性樹脂
   （Ｂ）を含浸した繊維強化材からなる被覆層を配すこと
   を特徴とする請求項２記載の複層構造賦形物の製造方
   法。