JPH11156950A - 繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】幅方向の曲げ強度に優れるとともに、原料ロス
の少ない繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供すること
を目的としている。 【解決手段】補強材となる長尺の多数の長繊維束にテン
ションをかけて所定間隔に引き揃えながら一方向に進行
させ、進行途中で引き揃えられた長繊維束群の上方から
液状の熱硬化性樹脂組成物を振りかけて、各長繊維束を
構成する繊維と繊維との間に熱硬化性樹脂組成物を含浸
させたのち、筒状の成形型内に導入し、熱硬化性樹脂を
熱硬化させるとともに成形型の断面形状に成形する繊維
強化樹脂成形品の製造方法において、前記多数の長繊維
束のうち、一部の長繊維束のテンションを他の長繊維束
にかかるテンションより弛めた状態で長繊維束を進行さ
せるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人工木材等として
使用される繊維強化樹脂成形品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】枕木や建築材として使用される人工木材
（たとえば、積水化学工業社製、エスロンネオランバー
ＦＦＵ）等の繊維強化樹脂成形品は、多数のロールから
引き出された長繊維束であるガラス繊維ロービングをテ
ンションバーやテンションロール等にかけて所定のテン
ションを加えながら所定間隔に引き揃えられたロービン
グ群としたのち、一方向に進行させ、進行途中で引き揃
えられたロービング群の上方から液状の熱硬化性樹脂組
成物を振りかけて、各ガラス繊維ロービングを構成する
ガラス繊維とガラス繊維との間に熱硬化性樹脂組成物を
含浸させたのち、筒状の成形型内に導入し、熱硬化性樹
脂を熱硬化させるとともに成形型の断面形状に成形する
方法によって製造されている（特公昭５２−２４２１号
公報、特開平３−８１１１６号公報等参照）。

【０００３】しかし、得られた成形品は、長繊維が一方
向（長手方向）に引き揃えられて分布しているため、長
手方向の曲げ強度には優れているものの、幅方向の曲げ
強度に問題がある。また、各ロービングにテンションを
かけて引き揃えると、ロールから引き出された時の撚り
（ねじれ）によって、ロービングがどうしても引っ張り
方向を長手方向とした円柱状に集束した状態になる。し
たがって、ロービングとロービングとの間にかなりの隙
間がどうしても生じ、ロービング群上に振りかけられた
熱硬化性樹脂組成物が、この隙間からこぼれ落ちてしま
うため、原料ロスが大きいと言う問題もある。この問題
は、製品断面の単位面積あたりの補強繊維使用量が少な
い低比重品や薄板品を製造する際に特に顕著である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて、幅方向の曲げ強度に優れるとともに、原
料ロスの少ない繊維強化樹脂成形品の製造方法を提供す
ることを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の請求項１に記載の繊維強化樹脂成形
品の製造方法（以下、「請求項１の製造方法」と記す）
は、補強材となる長尺の多数の長繊維束にテンションを
かけて所定間隔に引き揃えながら一方向に進行させ、進
行途中で引き揃えられた長繊維束群の上方から液状の熱
硬化性樹脂組成物を振りかけて、各長繊維束を構成する
繊維と繊維との間に熱硬化性樹脂組成物を含浸させたの
ち、筒状の成形型内に導入し、熱硬化性樹脂を熱硬化さ
せるとともに成形型の断面形状に成形する繊維強化樹脂
成形品の製造方法において、前記多数の長繊維束のう
ち、一部の長繊維束のテンションを他の長繊維束にかか
るテンションより弛めた状態で長繊維束を進行させるよ
うにした。

【０００６】一方、本発明の請求項２に記載の繊維強化
樹脂成形品の製造方法（以下、「請求項２の製造方法」
と記す）は、補強材となる多数の長尺の長繊維束を所定
間隔に引き揃えながら一方向に進行させ、進行途中で引
き揃えられた長繊維束群の上方から液状の熱硬化性樹脂
組成物を振りかけて、各長繊維束を構成する繊維と繊維
との間に熱硬化性樹脂組成物を含浸させたのち、筒状の
成形型内に導入し、熱硬化性樹脂を熱硬化させるととも
に成形型の断面形状に成形する繊維強化樹脂成形品の製
造方法において、テンションが強いストランドと、テン
ションが弱いストランドとを混在させて形成した長繊維
束を長繊維束群の少なくとも一部に用いるようにした。

【０００７】上記請求項１および請求項２の製造方法に
おいて、使用される補強繊維としては、特に限定され
ず、たとえば、ガラス繊維、カーボン繊維、ビニロン、
レーヨン等のセルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリエ
ステル繊維、ポリオレフィン繊維等が挙げられる。熱硬
化性樹脂としては、特に限定されないが、たとえば、ポ
リウレタン樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂、
エポキシ樹脂等が挙げられる。

【０００８】熱硬化性樹脂組成物中には、上記のような
樹脂以外に、触媒、整泡剤、発泡剤、発泡助剤、充填
剤、補強短繊維、着色剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、
架橋剤、安定剤、可塑剤、難燃剤等を必要に応じて混合
しても構わない。

【０００９】充填剤としては、特に限定されないが、た
とえは、炭酸カルシウム、タルク、木粉、水酸化アルミ
ニウム、吸水性高分子、カーボンブラック、熱硬化性樹
脂成形品の粉砕物等の粉体や粒状体が挙げられる。因み
に、充填剤として炭酸カルシウム、タルクや熱硬化性樹
脂成形品の粉砕物等の安価なものを使用すると、安価で
圧縮強度の大きい成形品を得ることができ、水酸化アル
ミニウムを使用すると、難燃性に富んだ成形品を得るこ
とができ、カーボンブラックを使用すると、導電性を有
する成形品を得ることができ、木粉を使用すると軽量な
成形品を得ることができる。

【００１０】液状の熱硬化性樹脂組成物の粘度は、特に
限定されないが、１poise 以上１０００poise 以下が好
ましい。すなわち、熱硬化性樹脂組成物の粘度が、低す
ぎると、長繊維束に含浸した後、長繊維に保持されずに
垂れて落ちてしまい、高すぎると、含浸させることが困
難となる恐れがある。

【００１１】請求項１の製造方法において、長繊維束に
テンションをかける方法としては、特に限定されない
が、熱硬化性樹脂組成物を振りかける手前の進行経路中
にテンションバーやテンションローラを設けたり、長繊
維束を一旦パイプなどの中空体中を通して摩擦抵抗によ
りテンションを発生する方法が挙げられる。また、テン
ションの強弱は、特に限定されないが、因みに、テンシ
ョンバーを用いた場合、バー表面の一部の滑りを良くし
て抵抗を部分的に減らす方法、テンションバーの径を部
分的に変える方法、テンションバーの間隔を部分的に変
える方法等が挙げられる。一方、テンションローラを用
いる場合は、ローラ径やローラでの屈曲角を変える方法
等が挙げられる。他方、中空体を用いる方法では、中空
体の内径を長繊維束毎に変える方法等が挙げられる。

【００１２】各長繊維束にかけるテンションの大きさ
は、特に限定されないが、５kg以上１００kg以上が好ま
しい。すなわち、５kgを下回ると、テンションが低すぎ
て、長繊維束の蛇行が多く成りすぎて含浸の効率が下が
り、１００kgを越えると、テンションが大きくなり、長
繊維束が切断する恐れがある。また、弱いテンションの
強さは、特に限定されないが、他の長繊維束にかけるテ
ンションの５０％以下の強さが好ましい。

【００１３】弱いテンションをかける長繊維束の割合
は、全体の５０％以下が好ましい。すなわち、５０％を
越えると、長繊維束の蛇行が多くなりすぎて長繊維束を
揉んで熱硬化性樹脂組成物を含浸させようとする場合、
揉みによる剪断力が蛇行によって緩和され、含浸性が低
下する恐れがある。長繊維束の径は、特に限定されない
が、２μｍ以上１００μｍ以上が好ましい。すなわち、
長繊維束の径が細すぎると、熱硬化性樹脂組成物を含浸
させる際に長繊維が切断されてしまい、太すぎると、長
繊維の表面積が減少して、熱硬化性樹脂組成物との接着
面積が減少して成形体の合成が低下する恐れがある。

【００１４】長繊維と熱硬化性樹脂組成物との混合比率
は、特に限定されないが、熱硬化性樹脂組成物を１００
重量部に対し、長繊維を２０重量部以上８０重量部以下
とすることが好ましい。すなわち、長繊維が２０重量部
を下回ると、長繊維の比率が少ないために、製品の剛性
が不十分となり、８０重量部を越えると、長繊維束全体
に熱硬化性樹脂組成物を含浸させることができず、長繊
維同士の密着性が悪く、製品の品質悪化を招く恐れがあ
る。

【００１５】請求項２の製造方法において、全長繊維束
中の、テンションが強いストランドと、テンションが弱
いストランドとを混在させて形成された長繊維束の割合
や、テンションの強いストランドとテンションの弱いス
トランドとの割合、ストランドの種類等は、熱硬化性樹
脂組成物と長繊維との混合割合、熱硬化性樹脂組成物の
粘度、含浸工程の通過時間（含浸工程の設備長と成形ス
ピードによる）等に応じて適宜選択することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照しつつ詳しく説明する。図１および図２は請
求項１の製造方法の実施の形態をあらわしている。

【００１７】図１に示すように、この製造方法は、サプ
ライＳにセットされた多数のロール１から引き出された
長繊維束としてのガラス繊維ロービング（以下、「ロー
ビング」とのみ記す）１１をそれぞれパイプ２に通して
等間隔に進行するようにしたのち、表面に滑り抵抗の小
さい部分と大きい部分とを幅方向で交互に設けた２本の
テンションバー３，３に屈曲するように引っかけて引き
揃えてロービング群１２としたのち、このロービング群
１２の上に熱硬化性樹脂組成物５１を吐出機５から吐出
させて振りかけて、各ロービング１１に熱硬化性樹脂組
成物５１を付着させる。

【００１８】つぎに、この各ロービング１１に熱硬化性
樹脂組成物５１が付着したロービング群１２を含浸台４
と含浸板４１，４１との間に通し、含浸板４１，４１を
ロービング群１２の行方向に直交する方向に往復度させ
て各ロービング１１を揉んで、ロービング１１を構成す
るガラス繊維間に熱硬化性樹脂組成物５１を含浸させ
る。

【００１９】そして、ガラス繊維間に熱硬化性樹脂組成
物５１が含浸したロービング群１２を図２に示すよう
に、４つの無端ベルト６１（図では３つしかあらわれて
いない）を組み合わせて四角筒状に形成された成形型６
へ連続的に送り込み、成形型４内で成形するとともに、
熱硬化性樹脂組成物５１を加熱し硬化させて、成形型４
と同じ断面形状の成形品７を連続的に得るようになって
いる。

【００２０】すなわち、この製造方法によれば、テンシ
ョンバー３，３の表面に滑り抵抗の小さい部分と大きい
部分とが幅方向で交互に設けられているので、滑り抵抗
の小さい部分を通るロービング１１にかかるテンション
が、滑り抵抗の大きい部分を通るロービング１１にかか
るテンションより低くなる。すなわち、滑り抵抗の大き
な部分を通った高いテンションがかかったロービング１
１は、略真っ直ぐ引き延ばされた状態で進行するが、滑
り抵抗の小さい部分を通った低いテンションしかかかっ
ていないロービング１１は蛇行しながら進行するように
なっている。

【００２１】したがって、ロービング１１とロービング
１１との間隔が小さくなり、振りかけた熱硬化性樹脂組
成物が隙間から下に落ちにくくなり、原料ロスを低減で
きる。また、成形型６内でも一部が蛇行した状態で導入
されるため、得られる成形品７は、隣接ロービング１１
同士が長手方向に部分的にからみあって橋架け状態にな
り、幅方向の曲げ強度および引っ張り強度に優れたもの
となる。

【００２２】請求項１の製造方法は、上記の実施の形態
に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、テ
ンションバー３，３でのみでテンションの変化をつける
ようにしているが、パイプ２の径を変えてパイプのみに
しても構わない。

【００２３】図３は請求項２の製造方法の実施の形態を
あらわしている。図３に示すように、この製造方法は、
まず、サプライＳにセットされた多数のロール（図示せ
ず）から、テンションの弱いガラス繊維ストランドおよ
びテンションの強いガラス繊維ストランドからなる異テ
ンションロービング８１と、テンションが均一なガラス
繊維ストランドからなる均一テンションロービング８２
のをそれぞれ引出し、所望ピッチに引き揃えられたロー
ビング群８とし、このロービング群８の上に熱硬化性樹
脂組成物５１を吐出機５から吐出させて振りかけて、各
ロービング８１，８２に熱硬化性樹脂組成物５１を付着
させるようにした以外は、上記請求項１の製造方法と同
様になっている。

【００２４】この製造方法によれば、ロービング群８の
一部に異テンションロービング８１を用いたので、異テ
ンションロービング８１が、引き揃えられて進行する際
にストランド単位で適当なバラケ、たるみを生じる。特
にストランドのテンションの張り具合がストランド間で
大きく異なるため、単繊維の直径、収束剤、あるいは、
ストランドそれぞれの太さ（番手）を変えることによっ
てのみでは得られない、大きなたるみが生じる。

【００２５】すなわち、異テンションロービング８１
は、引き揃えのためにテンションをかけても円柱状にな
らない。したがって、ロービング群８の隣接するロービ
ング８１（８２）とロービング８２（８１）との隙間が
少なくなり、ロービング群８上に熱硬化性樹脂組成物５
１を振りかけた時に、ロービング群８の下方に流れ落ち
る熱硬化性樹脂組成物５１の量が少なくなり、原料ロス
を少なくすることができる。そして、ロービング群△上
に十分な熱硬化性樹脂組成物５１が保持されたまま、含
浸台４のところまでロービング群８が進行し、繊維間に
揉みによって均一に含浸されるとともに、異テンション
ロービング８１中の弱いテンションのストランドが成形
型６内での成形硬化時にフレキシブルに移動充填され、
隣接するストランドと適当な絡みあいを起こす。したが
って、緻密で幅方向の曲げ強度にも優れた成形品７を得
ることができる。

【００２６】請求項２の製造方法は、上記の実施の形態
に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、異
テンションロービング８１と均一テンションロービング
８２とを用いるようにしていたが、異テンションロービ
ング８１のみを長繊維束として使用するようにしても構
わない。

【００２７】

【実施例】以下に、本発明の実施例をより詳しく説明す
る。

【００２８】（実施例１）繊維径が１２μｍの複数のガ
ラス繊維ロービングを表面の滑り抵抗を幅方向で変化さ
せた２本のテンションバーを通し、テンション５０kgの
ロービングが７０％、テンション１０kgのロービングが
３０％からなるロービング群に、粘度が２０poise の発
泡性ウレタン樹脂組成物をガラス繊維１００重量部に対
して１００重量部の割合で含浸させたのち、ロービング
群を厚さ１０mm、幅６００mmの成形型に導入して連続的
に発泡性ウレタン樹脂組成物を発泡硬化させ、成形型の
断面形状の成形品を得た。

【００２９】（実施例２）テンション１０kgのロービン
グをテンション２０kgにした以外は、実施例１と同様に
して成形品を得た。 （実施例３）テンション１０kgのロービングをテンショ
ン３０kgにした以外は、実施例１と同様にして成形品を
得た。

【００３０】（比較例１）全てのロービングのテンショ
ンを５０kgにした以外は、実施例１と同様にして成形品
を得た。上記実施例１〜３で得られた成形品の幅方向の
曲げ強度を測定し、その結果を表１に示した。

【００３１】なお、各ロービングのテンションは、成形
する前に予めロードセルでロービングを引っ張って測定
した。

【００３２】

【表１】

【００３３】上記表１から、請求項１の製造方法によれ
ば、幅方向の曲げ強度に優れた成形品を得ることがきる
ことがよくわかる。

【００３４】（実施例４，５および比較例２，３）表２
に示す２種類の均一テンションガラス繊維ロービング
Ａ，Ｂおよび１種類の異テンションガラス繊維ロービン
グＣと、２０poise の発泡ウレタン樹脂組成物とを表３
に示す割合で用いるとともに、図３に示すようにして成
形品を成形した。

【００３５】そして、得られた成形品から、厚み２０m
m、幅１００mm、長さ４００mmのサンプルを切取り、そ
の実比重、横方向と長手方向の曲げ強度、圧縮強度、吸
水量を測定するとともに、表面の外観、断面の外観を目
視で調べその結果を併せて表3に示した。なお、各測定
値は、試験数ｎ＝５の平均値で少数点以下を四捨五入し
たものである。また、表２中のテンションの欄におい
て、均一は１０〜１２kgf/本、弱いは３〜６kgf/本、強
いは１３〜１６kgf/本のテンションの強さをそれぞれあ
らわしている。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】表３から、請求項２の製造方法によれば、
得られる実比重が上がる、すなわち、原料ロスが少なく
なること、熱硬化性樹脂液が均一に塗布され、穴あき等
がなく緻密で幅方向の曲げ強度に優れた成形品を得られ
ることがよくわかる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１および請求項２の製造方法は、
以上のように構成されているので、製品断面の単位面積
あたりの補強繊維使用量が少ない低比重品や薄板品であ
っても、幅方向の曲げ強度に優れる均質な繊維強化樹脂
成形品を製造できる。また、原料ロスが少なく、製造コ
ストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の製造方法に用いる製造装置の１例で
あって、その前半部分を簡略的にあらわす斜視図であ
る。

【図２】図１の製造装置の後半部分を簡略的にあらわす
斜視図である。

【図３】請求項２の製造方法に用いる製造装置の１例で
あって、その前半部分を簡略的にあらわす斜視図であ
る。

【符号の説明】

３ テンションバー ４ 含浸台 ４１ 含浸板 ７ 成形品 ８，１２ ロービング群（長繊維束群） １１ ロービング（長繊維束） ５１ 熱硬化性樹脂組成物 ８１ 異テンションロービング（テンションが強いスト
ランドと、テンションが弱いストランドとを混在させて
形成した長繊維束） ８２ 均一テンションロービング（長繊維束）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】補強材となる長尺の多数の長繊維束にテン
   ションをかけて所定間隔に引き揃えながら一方向に進行
   させ、進行途中で引き揃えられた長繊維束群の上方から
   液状の熱硬化性樹脂組成物を振りかけて、各長繊維束を
   構成する繊維と繊維との間に熱硬化性樹脂組成物を含浸
   させたのち、筒状の成形型内に導入し、熱硬化性樹脂を
   熱硬化させるとともに成形型の断面形状に成形する繊維
   強化樹脂成形品の製造方法において、前記多数の長繊維
   束のうち、一部の長繊維束のテンションを他の長繊維束
   にかかるテンションより弛めた状態で長繊維束を進行さ
   せることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。
2. 【請求項２】補強材となる多数の長尺の長繊維束を所定
   間隔に引き揃えながら一方向に進行させ、進行途中で引
   き揃えられた長繊維束群の上方から液状の熱硬化性樹脂
   組成物を振りかけて、各長繊維束を構成する繊維と繊維
   との間に熱硬化性樹脂組成物を含浸させたのち、筒状の
   成形型内に導入し、熱硬化性樹脂を熱硬化させるととも
   に成形型の断面形状に成形する繊維強化樹脂成形品の製
   造方法において、テンションが強いストランドと、テン
   ションが弱いストランドとを混在させて形成した長繊維
   束を長繊維束群の少なくとも一部に用いることを特徴と
   する繊維強化樹脂成形品の製造方法。