JPH1177728A - 繊維強化発泡樹脂成形体の製造方法及び同製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロス、マット、ロービング等の繊維集合体
を使用し、非常に簡単な装置構成で狭いスペースでも厚
物の成形品の生産が可能な繊維強化発泡樹脂成形体の製
造方法及び装置を提供する。 【解決手段】 適量のガラスロービング５の束を引き出
し、ノズル１から発泡硬化性樹脂原液６を均一に撒布
し、ローラ対２のニップを通して圧力を掛け、ガラスロ
ービング５の束内に発泡硬化性樹脂原液６を含浸させつ
つ巻き取り治具３を回転させ、横棒材８、８間に巻き取
って所定の厚さの巻き取り体１３を形成する。巻き取り
体１３を保持したまま巻き取り治具３を枠体１０上に載
せ、側壁材７、７の間に蓋体１１を装着し、必要に応じ
て圧力Ｐを掛け、その状態を保ったまま発泡硬化性樹脂
原液６を発泡硬化させる。発泡樹脂硬化後、横棒材８と
ともに巻き取り体１３を取り外し、両端部を切断して最
終成形品とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繊維強化発泡樹脂成
形体、例えば鉄道用枕木、下水処理場用の防臭蓋、フラ
イトコレクター、角落とし、あるいは土木建築用材料、
電線用枕木等に使用される合成木材のような樹脂成形体
の製造方法及び製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】このよ
うな繊維強化発泡樹脂成形体の製造には、バッチ方式と
称して金型内にガラス繊維などの補強材料を敷き、その
上から発泡硬化性樹脂を撒いて繊維に含浸させた後、蓋
をして樹脂を発泡硬化させる方法（例えば特公昭６３−
３４８０９号公報参照）や、連続方式と称して発泡硬化
性樹脂を含浸させたガラス繊維などの補強材料を成形通
路に導き、成形通路中で樹脂液を発泡硬化させる方法
（例えば特公昭４８−３０１３７号公報参照）が知られ
ている。

【０００３】ところで上記バッチ方式では、ガラス繊維
等の補強材料を敷いた上から発泡硬化性樹脂液を撒くた
め、比較的厚みがあり厚物と称する成形体を製造するに
は、嵩高な繊維の束にその空隙が満たされる程度まで発
泡硬化性樹脂液を含浸させなければならない。ところ
が、このような含浸は繊維の束が嵩高なことから不十分
になり易いという問題がある。

【０００４】またバッチ方式では、ガラス繊維をマット
状の繊維集合体とする（ガラス繊維が一方向に整列せ
ず、いわば無方向性のものとする）等のように何らかの
手段で補強材料としての形状、状態を保持することによ
って、全方向に均質の、換言すれば等方性を有する成形
体を製造しやすい。一方、或る所望の一方向に対する強
度が要求される樹脂成形体を製造する場合にはガラスロ
ービング等の長繊維を用いてその一方向に補強すること
が有利であるが、バッチ方式においてガラスロービング
その他の長繊維をそのままの状態で補強材料として使用
したのでは、発泡硬化性樹脂液の発泡中に長繊維が偏在
してしまって成形品の補強にむらが生じ易く、強度、特
に曲げ強度や曲げヤング率が弱いという欠点が生じる。
このためバッチ方式では、補強材料に長繊維を使用する
ということが現実にはできていなかった。

【０００５】一方、連続方式の場合は、ガラスロービン
グ等のまま補強材料として使用できるため、成形品は所
望の一方向に対する曲げ強度、曲げヤング率が強いとい
う利点がある。このため従来では、長繊維による繊維強
化発泡樹脂成形体はバッチ方式ではなく連続方式により
製造されてきている。

【０００６】ところがこの方式では、多量のガラスロー
ビングのロールを備え、これらから多数本のガラスロー
ビングを導入して使用することになるため、大型の設備
が必要であるだけでなく、発泡硬化反応後に樹脂の内部
温度が下がらないと所要の強度にならないため脱型でき
ず、従って厚物の成形には温度を下げるために脱型まで
に十分な時間を確保する必要があり、このために製造ラ
インが長くなるという問題がある。即ちこの方式は、も
ともと厚物の成形には不向きで、本願発明者等の知ると
ころでは厚さ７０ｍｍ以上のものを一体で製造すること
はなされておらず、厚物の成形には、例えば７０ｍｍ以
下の厚さのものを３枚貼りあわせて厚さ２００ｍｍのも
のを製造する等の手法が採用されている。

【０００７】本発明は上記従来の問題点に鑑み、バッチ
方式には該当するもののマット状の繊維集合体だけでな
く、クロス状の繊維集合体やガラスロービング等の長繊
維を補強材として使用でき、ガラスロービング等の長繊
維を使用した場合には所要の本数の長繊維を得るために
必要なガラスロービング等のロール本数が連続方式より
も非常に少なくて済み、また、連続方式に比べて非常に
簡単な装置構成で狭いスペースでも厚物の成形品を１回
の成形で製造可能な繊維強化発泡樹脂成形体の製造方法
及び製造装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化発泡樹
脂成形体の製造方法のうち請求項１に係るものは、上記
目的を達成するために、引き出しつつあるクロス、マッ
ト、ロービング等の繊維集合体上に発泡硬化性樹脂原液
を撒布する工程と、該発泡硬化性樹脂原液を撒布した上
記繊維集合体を上記引き出し方向に沿って繰り返し巻き
取って巻き取り体を形成する工程と、１個またそれ以上
の所望の個数の上記巻き取り体を所望の断面形状を有す
る成形型内に導入して重ねる工程と、該成形型内に導入
した１個以上の巻き取り体を所望の厚さに保持した状態
で上記成形型内で上記発泡硬化性樹脂原液を発泡硬化さ
せる工程とからなることを特徴とする。

【０００９】同請求項２に係る方法は、上記発泡硬化性
樹脂原液の撒布工程と上記巻き取り体の形成工程との間
に、上記繊維集合体上に撒布した上記発泡硬化性樹脂原
液を該繊維集合体内に含浸させる工程を含むことを特徴
とする。

【００１０】また本発明の繊維強化発泡樹脂成形体の製
造装置のうち請求項３に係るものは、上記目的を達成す
るために、請求項１または２の繊維強化発泡樹脂成形体
の製造方法に用いるものであって、引き出しつつあるク
ロス、マット、ロービング等の繊維集合体上に発泡硬化
性樹脂原液を撒布する手段と、該発泡硬化性樹脂原液を
撒布した繊維集合体を上記引き出し方向に沿って繰り返
し巻き取って巻き取り体を形成する治具と、所定の断面
形状を有するとともに上記巻き取り体及び治具を装着可
能に上面を開口させた下型と、該下型内に導入した１個
以上の巻き取り体を所望の厚さに保持する上型とからな
り、上記巻き取り体を所望の厚さに維持した状態で上記
成形型内で上記発泡硬化性樹脂原液を発泡硬化させるこ
とを特徴とする。

【００１１】同請求項４に係る装置は、上記治具が、上
記繊維集合体の引き出し方向に沿って位置させる一対の
側壁部と、該側壁部間を少なくともそれらの両端部位で
連結する一対以上の横棒材とからなり、該横棒材の一に
上記繊維集合体の先端を保持させて上記繊維集合体を巻
き取り可能としてなることを特徴とする。

【００１２】同請求項５に係る装置は、上記治具の側壁
部の上記横棒材の装着部位に溝を設け、上記横棒材を上
記側壁部に対して着脱可能としてなることを特徴とす
る。

【００１３】同請求項６に係る装置は、上記横棒材を樹
脂製または繊維補強樹脂製としてなることを特徴とす
る。

【００１４】同請求項７に係る装置は、上記横棒材をな
す樹脂に上記発泡樹脂と同一素材のものを用いてなるこ
とを特徴とする。

【００１５】同請求項８に係る装置は、上記横棒材が、
上記繊維集合体を上記引き出し方向と直交する方向で略
一様に散開させるために、上記側壁部間にわたって規則
的に凹凸形状部を配してなることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明に係る繊維強化発泡樹
脂成形体の製造装置の一実施形態を概念的に示す図であ
る。図中１はノズル、２はローラ対、３は巻き取り治
具、４は成形型である。

【００１７】ノズル１は、図示せぬロールから引き出し
つつあるガラスロービング５の束上に発泡硬化性樹脂原
液６を撒布するためのものであり、ローラ対２は、ガラ
スロービング５の束内に撒布された発泡硬化性樹脂原液
６を含浸させるためのものである。これらノズル１、ロ
ーラ対２については種々公知のものを採用すればよい。
また本実施形態ではガラス繊維からなるロービング、即
ちガラスロービングを補強材として用いる例についての
み説明するが、本発明はこれに限定されず、成形品の仕
様に応じて種々の繊維集合体、例えばクロス状のものや
マット状のものを補強材として用いる方法、装置をも含
む。

【００１８】図２は、図１中の巻き取り治具３を詳細に
示す図である。巻き取り治具３は、一対の側壁材７、７
と、これらの間を両端近傍部位で連結する一対の横棒材
８、８とからなる。横棒材８は、一対には限定されない
が、円形あるいは矩形等の適宜の断面形状を有し、両端
部８ａ、８ａを若干膨らませてなるものである。図示は
省略するが、表面の長手方向（ガラスロービング５の束
の引き出し方向、換言すれば巻き取り方向と直交する方
向）に規則的な凹凸を設け、凹部にガラスロービング５
を均等に分散させて保持できるようにするとよい。また
好ましくは横棒材８は、発泡硬化性樹脂原液６と同素材
の樹脂からなるもの、またはガラスロービング５と同素
材の繊維で補強した発泡硬化性樹脂原液６と同素材の樹
脂からなるものを用いる。側壁材７は板状のもので、横
棒材８を取り付ける部位に縦溝９を形成してある。この
縦溝９はアリ溝状のもので、横棒材８の端部８ａを抜き
差し可能に受け入れ、かつ抜き差し方向以外の方向では
抜け止めとなる。なお側壁材７としては、発泡硬化性樹
脂原液６が硬化時に固着しないか固着しにくい素材から
なるものが好ましい。

【００１９】成形型４は、下型をなす枠体１０と上型を
なす蓋体１１とからなり、上部を開放した枠体１０内に
は所望の数の巻き取り治具３を巻き取り体１３（後述の
ように巻き取り治具３の横棒材８と巻き取った発泡硬化
性樹脂原液６を含むガラスロービング５の束とからな
る。）ごと受け入れ得るようになっている。また蓋体１
１は、巻き取り治具３の側壁材７、７間に略密に嵌着で
きる寸法、形状の板材からなる。図中１２は枠体１０の
底部に設けた溝で、巻き取り治具３の側壁材７、７の間
隔に合致させて設けてある。なお図示の例では、枠体１
０の側面を切り欠いて巻き取り治具３や巻き取り体１３
を出し入れしやすいようにしてあるが、単に箱状のもの
を下型としてもよく、図示の例の形状、構造には限定さ
れない。また枠体１０内に１個の巻き取り治具３を受け
入れる例のみを示すが、本発明はこれに限定されず、枠
体１０が、複数個の巻き取り治具３・・を積み重ねて受
け入れ得る高さ寸法を有するように構成することもでき
る。もちろんこれら枠体１０や蓋体１１にも、発泡硬化
性樹脂原液６が硬化時に固着しないか固着しにくい素材
からなるものが好ましい。

【００２０】次に上記した実施形態装置を用いて本発明
に係る繊維強化発泡樹脂成形体の製造方法の一実施形態
を説明する。まず巻き取り治具３の側壁材７、７間に露
出する横棒材８の全幅にわたって均一に散開するように
適量のガラスロービング５の束を図示せぬロールから引
き出し、ノズル１から発泡硬化性樹脂原液６を均一に撒
布し、ついでローラ対２のニップを通して圧力を掛け、
ガラスロービング５の束内に発泡硬化性樹脂原液６を含
浸させつつ先端を巻き取り治具３の一方の横棒材８に巻
き付け、適宜固定する。この場合、１本の横棒材８を外
しておいてローラ対２の出側ですぐにガラスロービング
５の束を巻き付け、固定し、この横棒材８の端部８ａを
側壁材７の縦溝９に差し込んで巻き取り治具３に取り付
けるようにすると、製造開始時のセット作業が非常に容
易である。もちろん、ローラ対２を出てきたガラスロー
ビング５の束の先端を、巻き取り治具３に装着したまま
の横棒材８に取り付けるようにしてもよい。巻き取り治
具３は、側壁材７の長手方向中央部を適宜の手段により
予め支持し、回転可能としておく。

【００２１】なお、ガラスロービング５の束はローラ対
２を通した後に適宜の手段、例えば櫛状に凹部を有する
ガイド部材等を用いて散開させるようにしてもよい。ま
た、当初はガラスロービング５の束に対して発泡硬化性
樹脂原液６を撒布しないようにしてもよい。

【００２２】そしてこの状態から、巻き取り治具３を適
宜の速度で回転させ、発泡硬化性樹脂原液６を含んだガ
ラスロービング５の束を横棒材８、８の周りに巻き取っ
てゆく。この巻き取りをガラスロービング５の束が所定
の厚さになるまで行い、その後、ガラスロービング５の
束をローラ対２の出側で切断する。もちろん、発泡硬化
性樹脂原液６の撒布は作業開始時から巻き取り終了まで
連続的に行うが、この際に供給する発泡硬化性樹脂原液
６の量は、比較的扁平に散開させたガラスロービング５
の束に対して行うので少量ずつでよく、またローラ対２
で挟んで加圧することによって含浸させるので、非常に
良好な含浸状態が得られる。なお、それでも発泡硬化性
樹脂原液６の含浸が不十分な場合には、ガラスロービン
グ５の束をくし状の部材等でたたいたり、ガラスロービ
ング５の束に振動を与えたりする工程をローラ対２での
含浸工程以降に追加すればよい。発泡硬化性樹脂原液６
の撒布、含浸についてはガラスロービング以外の繊維集
合体を用いる場合も同様である。

【００２３】さらに、この巻き取り体１３を保持した巻
き取り治具３を枠体１０上に載せ、側壁材７、７を溝１
２に入れて固定し、側壁材７、７の間に蓋体１１を装着
し、必要であれば適宜の圧力Ｐを掛け、その状態を保っ
たまま発泡硬化性樹脂原液６を発泡硬化させる。そし
て、発泡樹脂が十分硬化し、かつ温度が降下した後、横
棒材８とともに側壁材７から成形品（硬化した樹脂と巻
き取り体１３の一体になったもの）を取り外し、必要に
応じて図３に示すように両端部等を切断して最終成形品
とする。両端部の切断位置は、図３のＡの位置またはＢ
の位置である。Ｂ位置で切断するときは、最終成形品内
に横棒材８が残るが、横棒材８を発泡硬化性樹脂原液６
と同素材の樹脂またはガラスロービング５と同素材の繊
維で補強した発泡硬化性樹脂原液６と同素材の樹脂から
なるものとしておけば、成形品中に残留していても問題
はない。もちろんこの場合、成形品の外側に横棒材８の
端部８ａが突出したまま残っているので、これは切断す
る必要がある。また、製品仕様によっては上記以外の切
断加工を必要とする場合もある。

【００２４】なお成形型４の下型に、図４に示す断面形
状の空所１４を有する箱形の下型１５を用い、蓋体１１
による加圧によって巻き取り体の端部が外側へ膨出した
り、ガラスロービング５の束内に含浸させた発泡硬化性
樹脂原液６が加圧によって滲出しないようにしておく
と、切断によって無駄になる部分が少なくて済む。即
ち、巻き取り体１３をなすガラスロービング５の束内に
含浸させた発泡硬化性樹脂原液６が加圧によって滲出
し、図５に示すような樹脂のみの部分１６が巻き取り体
１３の端部あるいは側部に発生することがないので、ロ
スのない成形を行える。なお図４中の矢印は、加圧によ
る巻き取り体１３の側方への膨張変形を示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る繊維強化発泡樹脂成形体の
製造方法及び製造装置は、以上説明してきたようなもの
なので、バッチ方式ではあってもマット状やクロス状の
繊維集合体あるいはガラスロービング等の長繊維からな
る繊維集合体を補強材として使用して従来の連続方式と
称する製法による成形体と同等の物性の成形体を得るこ
とができるようになるという効果がある。また、ガラス
ロービング等の長繊維を用いて繊維の偏在がなく、分散
性の良好な厚物の成形ができ、この種の成形体の用途か
ら見てもっとも重要な性能である曲げ強さ及び曲げヤン
グ率において優れた成形体の製造が可能となるという効
果もある。さらに、厚物成形品を１回で成形できるた
め、従来の連続方式において厚物成形品を得るために必
要であった接着作業やそれに伴う作業が不要になるだけ
でなく、厚物であっても均質な品質の成形品を得ること
ができるという効果もある。

【００２６】しかもガラスロービング等の長繊維を用い
る場合、本発明に係る繊維強化発泡樹脂成形体の製造方
法及び製造装置は、使用するガラスロービング等のロー
ル本数を従来の連続方式に比べて非常に少量とすること
ができ、また長繊維を巻き取って巻き取り体を形成する
ため、従来の連続方式を実施するための製造設備に比べ
ると非常に簡単で省スペースな設備で済み、狭いスペー
スで厚物成形品の１回での成形が可能になるという効果
がある。

【００２７】また請求項５に係る繊維強化発泡樹脂成形
体の製造装置は、繊維集合体を巻き取る治具の横棒材を
着脱可能としてなるため、上記共通の効果に加え、繊維
集合体の巻き取り開始時や、巻き取り体形成後の治具か
らの取り外しが容易に行えるという効果がある。

【００２８】また請求項６に係る繊維強化発泡樹脂成形
体の製造装置は、横棒材を樹脂製または繊維補強樹脂製
としてなるので、上記共通の効果に加え、通常の木工用
の工具で切断加工ができ、また耐腐食性にも優れている
という効果がある。

【００２９】さらに請求項７に係る繊維強化発泡樹脂成
形体の製造装置は、横棒材を繊維集合体に撒布する発泡
樹脂と同素材で形成するので、上記共通の効果に加え、
成形品内から取り出す必要がないため後加工が不要で、
横棒材が埋もれたままで最終加工品とすることができる
という効果がある。

【００３０】またさらに請求項８に係る繊維強化発泡樹
脂成形体の製造装置は、繊維集合体を引き出し方向と直
交する方向で略一様に散開させるために、横棒材に側壁
部間にわたって規則的に凹凸形状部を配してなるので、
上記共通の効果に加え、ガラスロービング等の長繊維を
偏在のない状態で巻き取ることができ、非常に均質な品
質の厚物の成形ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る繊維強化発泡樹脂成形体の製造装
置の一実施形態を概念的に示す図で、（Ａ）は巻き取り
体形成工程部分の側面図、（Ｂ）は巻き取り体を入れた
成形型の断面図、（Ｃ）は巻き取り体を入れた成形型の
拡大側面図である。

【図２】図１の製造装置において用いる巻き取り治具の
斜視図（Ａ）、側壁材の部分拡大斜視図（Ｂ）、横棒材
の拡大斜視図（Ｃ）である。

【図３】図１の製造装置において成形した成形品を最終
形状とするための切断位置の例を示す側面断面図であ
る。

【図４】図１の製造装置において用い得る成形型の下型
の例を示す断面図である。

【図５】図１の製造装置において生じ得る成形品のロス
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ノズル ２ ローラ対 ３ 巻き取り治具 ４ 成形型 ５ ガラスロービング ６ 発泡硬化性樹脂原液 ７ 側壁材 ８ 横棒材 ８ａ 横棒材の端部 ９ 側壁材の縦溝 １０ 枠体 １１ 蓋体 １２ 枠体の溝 １３ 巻き取り体 １５ 下型

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 引き出しつつあるクロス、マット、ロー
   ビング等の繊維集合体上に発泡硬化性樹脂原液を撒布す
   る工程と、該発泡硬化性樹脂原液を撒布した上記繊維集
   合体を上記引き出し方向に沿って繰り返し巻き取って巻
   き取り体を形成する工程と、１個またそれ以上の所望の
   個数の上記巻き取り体を所望の断面形状を有する成形型
   内に導入して重ねる工程と、該成形型内に導入した１個
   以上の巻き取り体を所望の厚さに保持した状態で上記成
   形型内で上記発泡硬化性樹脂原液を発泡硬化させる工程
   とからなることを特徴とする繊維強化発泡樹脂成形体の
   製造方法。
2. 【請求項２】 上記発泡硬化性樹脂原液の撒布工程と上
   記巻き取り体の形成工程との間に、上記繊維集合体上に
   撒布した上記発泡硬化性樹脂原液を該繊維集合体内に含
   浸させる工程を含むことを特徴とする請求項１の繊維強
   化発泡樹脂成形体の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２の繊維強化発泡樹脂成
   形体の製造方法に用いる製造装置であって、引き出しつ
   つあるクロス、マット、ロービング等の繊維集合体上に
   発泡硬化性樹脂原液を撒布する手段と、該発泡硬化性樹
   脂原液を撒布した繊維集合体を上記引き出し方向に沿っ
   て繰り返し巻き取って巻き取り体を形成する治具と、所
   定の断面形状を有するとともに上記巻き取り体及び治具
   を装着可能に上面を開口させた下型と、該下型内に導入
   した１個以上の巻き取り体を所望の厚さに保持する上型
   とからなり、上記巻き取り体を所望の厚さに維持した状
   態で上記成形型内で上記発泡硬化性樹脂原液を発泡硬化
   させることを特徴とする繊維強化発泡樹脂成形体の製造
   装置。
4. 【請求項４】 上記治具が、上記繊維集合体の引き出し
   方向に沿って位置させる一対の側壁部と、該側壁部間を
   少なくともそれらの両端部位で連結する一対以上の横棒
   材とからなり、該横棒材の一に上記繊維集合体の先端を
   保持させて上記繊維集合体を巻き取り可能としてなるこ
   とを特徴とする請求項３の繊維強化発泡樹脂成形体の製
   造装置。
5. 【請求項５】 上記治具の側壁部の上記横棒材の装着部
   位に溝を設け、上記横棒材を上記側壁部に対して着脱可
   能としてなることを特徴とする請求項４の繊維強化発泡
   樹脂成形体の製造装置。
6. 【請求項６】 上記横棒材を樹脂製または繊維補強樹脂
   製としてなることを特徴とする請求項４または５の繊維
   強化発泡樹脂成形体の製造装置。
7. 【請求項７】 上記横棒材をなす樹脂に上記発泡樹脂と
   同一素材のものを用いてなることを特徴とする請求項６
   の繊維強化発泡樹脂成形体の製造装置。
8. 【請求項８】 上記横棒材が、上記繊維集合体を上記引
   き出し方向と直交する方向で略一様に散開させるため
   に、上記側壁部間にわたって規則的に凹凸形状部を配し
   てなることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかの
   繊維強化発泡樹脂成形体の製造装置。