JPS593264B2 - 繊維強化合成樹脂発泡体の連続成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス繊維強化ポリウレタンフォームなどの繊
維強化合成樹脂発泡体の連続成形方法に関するものであ
り、特に成形通路内で発泡性合成樹脂原液を強化繊維に
含浸するとともに発泡硬化させて繊維強化合成樹脂発泡
体を連続的に成形すＪ る方法に関するものである。

ガラス繊維等の強化繊維に発泡性ポリウレタン原液等の
発泡性合成樹脂原液を含浸し、この強化繊維を成形通路
に通しながらそれに含浸されている原液を発泡硬化させ
て繊維強化合成樹脂発泡体・ を連続成形することは公
知である。

たとえば、特公昭４８−３５３６号公報、特公昭４８−
９９５１号公報、特公昭４８−９９５２号公報、特公昭
４８−１９２２５号公報、その他に記載されている。こ
れら公報に記載された発明は引きそろえたＪ 長繊維に
発泡性合成樹脂原液を含浸させる手段に特徴を有してい
る。その手段は、引きそろえた長。繊維の繊維間の間隙
を広げて原液を供給し含浸させた後、特定の含浸型で集
束することを特徴としている。この原液が含浸されて集
束された長繊維・ は、次いで成形型の通路を通され、
ここで原液が発泡硬化されて成形される。本発明者らは
、成形速度の向上を目的として高反応性の発泡性合成樹
脂原液を用いて繊維強化合成樹脂発泡体を連続的に成形
する方法を検討した。

前記従来の方法では、たとえば発泡性ポリウレタン原液
のゲル化時間は数分のものが使用されているように発泡
性合成樹脂原液の反応性は比較的低いものであつた。た
とえば、前記特公昭４８一９９５２号公報実施例では発
泡性ポリウレタン原液のクリームタイムは２分、ライス
タイムは３．５分であるのでゲル化時間は５．５分以上
であり、従つて原液が供給されてから成形物が成形型か
ら出るまでは少くとも５．５分を要するものである。そ
のため、一方ではまた数ｍの成形型を必要とし、いきお
い引取動力も大きくならざるを得なかつた。本発明者ら
はゲル化時間が１分以内の高反応性の発泡性合成樹脂原
液の使用を検討した。その結果、この種の高反応性発泡
合成樹脂原液を使用すると前記従来の方法を使用するこ
とが不可能であることがわかつた。即ち、前記方法にお
いて高反応性発泡合成樹脂原液をガラス繊維束上に散布
すると直ちに発泡が起り、この発泡を開始した原液をガ
ラス繊維束上に散布してそれに含浸することは、たとえ
含浸型を用いても極めて困難であつた。しかも単に含浸
だけの問題ではなく、成形型に導入される前に原液が発
泡することは成形を困難にすることがわかつた。本発明
者は特に高反応性の発泡性合成樹脂原液を使用して繊維
強化合成樹脂発泡体を連続的に成形する方法を検討した
結果、成形型の成形通路内で発泡性合成樹脂原液を強化
繊維に含浸させるとともにそれを発泡硬化して目的とす
る繊維強化合成樹脂発泡体を連続成形しうることを見い
出した。

即ち、本発明は入口と所望の断面形状を有する出口とが
設けられた成形型の成形通路内で該入口から該出口へ移
動する強化繊維の存在下に発泡性合成樹脂原液を発泡硬
化させて繊維強化合成樹脂発泡体を連続的に成形する方
法において、発泡性合成樹脂原液を供給する装置の開口
部が成形通路内に位置していることを特徴とする繊維強
化合成樹脂発泡体の連続成形方法である。本発明をまず
図面を用いて説明する。

第１図乃至第３図は本発明の成形方法の１例を示す図で
あり、第１図は斜視図、第２図は横断面図、第３図は第
２図Ａ−Ａ′断面を示す縦断面図である。成形型１は図
右方に入口、図左方に出口を有する成形通路２を有し、
入口から２枚のガラス繊維マツト３，４が導入され、出
口から成形されたガラス繊維強化ポリウレタンフオーム
５が引き出されている。ポリウレタンフオームの原液６
は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを混合
吐出機７で混合して作られ、ノズル８の先端の開口部か
ら成型通路２内に吐出される。第２図に示すように成形
通路２内を４つの帯域（〜）に分けると、成形通路２内
の各帯域では次のようなことが起つている。第１帯域は
ガラス繊維のみが存在する部分であり、この帯域の長さ
は成形条件によりほぼＯとなることも、入口からノズル
８先端の開口部までとなることもある。第１帯域と第…
帯域はノズル８の先端の開口部の位置を境とするが、両
者間に本質的な区別はなく、いずれもポリウレタンフオ
ームの原液６のガラス繊維への含浸と発泡が起つている
部分である。第帯域はノズル８から吐出された原液６が
入口側に逆流している部分であり、この逆流部分がなく
なれば上記のように第帯域はほぼＯとなり入口からノズ
ル先端までは第１帯域となる。第帯域は原液６の発泡に
よる膨張ゲル化が終了した部分を示すが、第１１帯域と
の境は明確に決めうるものではない。これら各帯域は常
に固定されたものとは限らず通常は変化している。第１
図乃至第３図に示した方法においてポリウレタンフオー
ムを形成する原液６の供給は連続的であつてもよく、ま
た断続的であつてもよい。

連続的に原液を供給する場合は成形品の引き出し速度、
即ち、ガラス繊維マツト３，４の速度に対して供給量を
調節して逆流した原液が実質的に入口から露出して発泡
しない程度にすることが必要である。勿論逆流しないよ
うに原液の供給量を調節すれば、原液供給ノズルの開口
部は成形通路入口の近傍にあつてもよい。原液の供給は
また断続的に行うこともできる。特に図示したような長
いノズルを有する混合吐出機は管内面が閉塞しやすいの
で長時間連続的に原液を混合し吐出することは困難であ
り、洗浄のため比較的頻繁に原液の供給を中止しなけれ
ばならず、そのため原液の供給は断続的にならざるを得
ない場合が多い。断続的に原液を供給する場合は、特に
第２図に示したように供給位置を成形通路入口から隔つ
た位置とし原液を入口近くまで逆流させて成形通路内に
原液を充分充填した後、ノズルを引き抜いてその内部を
洗浄し、次に供給された原液が前の原液によつて生成し
たフオームと一体化して不連続部を生じないように次の
原液を供給することによつて、連続的に成形が行なわれ
る。また、原液をノズルの開口部から逆流させて成形通
路の入口近くまで原液充填することができる他、ノズル
を移動させながら原液を成形通路に充填することができ
る。たとえば、ノズルを成形通路の奥から引き抜きなが
ら原液を供給し逆流を生じさせることなく入口近くまで
原液を充填することができる。第４図乃至第６図は、本
発明の成形方法の他の例を示す図であり、第４図は平面
図、第５図は横断面図、第６図は部分縦断面図である。

この例の特徴は成形型側面に固定された高圧発泡機より
成形通路内にポリウレタンフオームの原液を供給する点
にある。第４図および第５図は成形型９の側面に２台の
高圧発泡機の混合ヘツド１０，１１が取り付けられ、ガ
ラス繊維マツト１２，１３が図右方の成形通路１４の入
口から導入され、成形されたガラス繊維強化ポリウレタ
ンフオーム１５が図左方の成形通路１４の出口から引き
出されていることを示している。第６図は高圧発泡機１
０の射出部の一部と成形型９の一部を示す断面図である
。高圧発泡機は制御ピストン１６と２つの成分の導入路
１７，１８と排出路１９，２０を有するシリンダー２１
からなり図示した射出状態では原液を形成する２つの成
分が導入路１７，１８から混合室２２へ高圧で導入され
互いに衝突して混合され、生成した原液２３が成形通路
１４へ送り出されている。制御ピストン１６が図の後退
位置から前進すると原液２３の射出が止められるととも
に制御ピストン１６が混合室２２内面を清浄化し、２つ
の成分はそれぞれ制御ピストン１６の溝を通つて排出路
へ流れる。射出された原液２３は第５図に示すように成
形通路１４の入口側へも流れて広がるが、その原液２３
が入口より外に露出することは好ましくない。即ち、前
記の例と同様原液２３は実質的に成形通路内で発泡する
ことが好ましい。高圧発泡機は原液を連続供給すること
もできるが、通常は断続的に原液を供給するものが多い
。

しかし、この場合は混合室等を溶剤等で洗浄する必要が
ないため、成形型から高圧発泡機を取り外して洗浄する
必要がない。従つて、第１図乃至第３図に示した方法よ
りも繁雑な手続を必要としない点で有利である。高圧発
泡機には図示した構成のものの他種々のものがあるが、
２成分以上を高圧で衝突混合させるとともに溶剤等で混
合室を洗浄する必要のないものが使用される。具体的に
は、たとえば、特開昭４６−１５３６号公報、特開昭４
９−２１４６５号公報、特開昭４９−１２８３６６号公
報、特開昭５０−１３８４６９号公報、特開昭５２−１
１６９６１号公報、その他に記載された装置がある。第
４図乃至第６図に示した方法では２つの高圧発泡機の混
合ヘツドを同時に作動させて断続的に原液２３を成形通
路に供給することができることは勿論、２つの高圧発泡
機の混合ヘツドを交互に作動させて、ほぼ連続的に原液
を成形通路に供給することもできる。上記図示した２つ
の具体例において、成形型の出口形状は長方形であり、
板状の成形品を成形する例を示した。

この場合、強化繊維は成形型の成形通路上方と下方に配
置され、原液はその２つの強化繊維の間に供給されてい
る。勿論成形通路の両側面にも強化繊維を配置すること
ができ、特に第１図乃至第３図に示した方法を用いる場
合に容易である。第４図乃至第６図の例の場合には供給
された原液が強化繊維を通つて中心部に移行することが
必要であるので繊維間の目の密な強化繊維を使用した場
合、それが困難である場合もある。たとえば、ガラス繊
維のコンテイニユアスストランドマツトなどの目の粗い
マツト類では原液の移行が容易であるが、密に引きそろ
えたローピングでは困難であることが多い。その代り、
ローピングの場合、高圧発泡機の開口部を成形通路内面
から突出させることにより原液を成形通路中心部へ供給
することが可能である。また、目の粗い強化繊維を使用
する場合、あるいは高圧発泡機の位置する側には強化繊
維を配置しない場合は第４図乃至第６図において高圧発
泡機は成形型の上下面の一方あるいは両方に取り付ける
ことも可能である。しかしながら、好ましくは図示した
ように強イ（へ）裁維の配置されていない位置から成形
通路中心部へ原液を供給することが好ましい。成形通路
内に供給された発泡性合成樹脂原液は強化繊維に含浸し
ていくとともに発泡硬化する。

原液は比較的高速で成形通路内に供給され、特に高圧発
泡機を使用する場合は高速で供給される。従つて、この
圧力により供給された原液が強化繊維内に含浸される。
続いて原液が発泡を開始すると、この発泡圧で原液が強
化繊維に含浸される。このように、前記従来の方法にお
ける含浸の問題は原液を成形通路内に供給することによ
り解決される。強化繊維としてはガラス繊維コンテイニ
ユアスストランドマツトのような目の粗いものが原液の
含浸性からみて特に好ましい。原液の供給圧と発泡圧に
より強化繊維は原液供給位置から成形通路内面側に押し
付けられる。しかし、含浸した原液の発泡および強化繊
維の弾性により強化繊維は成形品の表面近傍は勿論、内
部にも配置される。薄い強化繊維や弾性の少い強化繊維
は主として表面近傍に配置される。強化繊維が成形品の
表面近傍に配置されることは、機械的強度、特に曲げ強
度からみてむしろ好ましい。即ち、表面層が繊維で強化
され中心層が非強化の積層体に類似した成形品となる。
本発明の方法は図示した２つの具体的方法に限 二られ
るものではない。

たとえば、第１図乃至第３図の方法を例にとると、原液
の供給ノズルは複数本同時に、あるいは順次交代に使用
してもよく、また、ノズル開口部を線状にして原液を巾
方向に広げて供給することもできる。また第４図乃至第
二６図の例において、高圧発泡機あるいは、その混合ヘ
ツドは１台あるいは２台以上を使用することができ、ま
た、その取付位置は成形型側面に限らず、成形型の上下
面であつてもよい。また、その射出口は第６図に示すよ
うに成形通路内面に開口ｊすることは勿論、成形通路内
面から突出して開口していてもよい。図示したものは断
面長方形の成形品を得る例を示したが、これに限られる
ものではなく、成形通路出口の形状により種々の形状の
成形品を成形することができ、管などの中空体の ３成
形も行いうる。本発明において、「発泡合成樹脂原液を
供給する装置の開口部が成形通路内に位置する」とは、
図示した２つの例および前記説明からも明らかなように
、高圧発泡機や混合吐出機の出口が成形通４路内部に位
置していることを示すものであり、その出口は成形通路
の内面に位置していていても成形通路の内部空間に位置
していてもよい。

また、強化繊維の移動する方向の位置は、供給された原
液が成形通路入口から実質的に露出せず、かつ成形通路
出口において原液の発泡が実質的に終了するような位置
であり、これは原液の供給量や供給速度、原液の反応性
、成形速度、成形通路の長さ、その他の条件によつて決
定されるものである。実質的にとは成形に支障をきたさ
ない程度にという意味であり、たとえば、原液供給直後
に一時的に入口側に原液が露出しても支障がない場合が
あるからである。強化繊維としては、ガラス繊維の他、
炭素繊維その他の無機繊維や合成樹脂その他の有機繊維
を単独であるいは組み合せて使用することができる。

その形態は連続して成形通路へ導入しうるものであれば
よく、たとえばガラス繊維を例にとれば、コンテイニユ
アスストランドマツト、チョップトストランドマット、
サーフエーシングマツトなどのマツト類、ローピングク
ロス、すだれ織りクロスなどのクロス類、ローピング、
ストランドなどの連続長繊維などを使用しうる。特に好
ましいのはコンテイニユアスストランドマツトなどの目
の粗いマツト類であり、このマツト類を単独で、あるい
は２種以上のマツトを組み合せて、またはマツト類をロ
ーピングなどの他の形態の強化繊維と組み合せて使用す
ることが好ましい。また、強化繊維は表面材や離型材と
組み合せて成形型へ導入することができる。即ち、図示
した方法において強化繊維と成形通路内面との間にプラ
スチツクフイルム、布、紙、その他の表面材を位置させ
て成形を行うことにより上下面あるいはその一方に表面
材が積層一体化された成形品を得ることができる。同様
の方法で成形通路内面と成形品との間の摩擦を低下させ
るために離型性のフイルム等を配置して成形性を向上す
ることができる。強化繊維は成形通路内部の所望の位置
に配置することができるが、好ましくは成形通路内部の
周辺部の一部あるいは全部に配置し、成形通路内部の中
心位置より原液を発泡させる。発泡性合成樹脂原液とし
ては特に高反応性のものが好ましいが、成型速度を特に
速くしない限り比較的低反応性のものでも成形を行いう
る。

合成樹脂としては特にポリウレタンが好ましいか、比較
的反応性が高いものであれば、不飽和ポリエステル樹脂
、エポキシ樹脂、フエノール樹脂、その他の液状原料か
ら出発して生成することのできる合成樹脂を使用しうる
。ポリウレタンフオームを生成する原液は、ポリオール
成分とポリイソシアネート成分の少くとも２成分を混合
して得られる。これら成分は予めその一部を反応させた
プレポリマ一や擬プレポリマ一であつてもよい。通常は
ポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールを主
成分とし、触媒、発泡剤、整泡剤、その他の添加剤を配
合したポリオール成分と、通常は芳香族のポリイソシア
ネート化合物からなるポリイソシアネート成分の２成分
を使用し、成形通路へ供給する直前に両者を混合して原
液とする。生成する原液は特に高反応性のものが好まし
く、ゲル化時間で表わせば１分以内、特に３０秒以内に
ゲル化する原液を使用することが好ましい。このため高
反応性のポリオール、高反応性活性水素化合物からなる
鎖延長剤や架橋剤、あるいは高活性触媒の使用が望まし
い。ポリウレタンフオームの種類としては、通常硬質フ
オームあるいは半硬質フオームである。特に断熱材ある
いは合成木材としての用途には硬質フオームが使用され
る。従つて、ポリオールとしては、平均水酸基数が３以
上の水酸基価２００〜８００のものが好ましい。勿論、
これらの各成分は特に限定されるものではなく、所望の
製品によつて種々の原料を使用しうる。ゲル化時間も１
分以内に限定されるものではなく、長い成形型を使用し
、ゲル化時間の長い原液を使用して成形を行いうる。以
下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明
はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例 １ 第１図〜第３図に示し、た装置を用いてガラス繊維強化
ポリウレタンフオーム板体を連続的に成形した。

装置、原料、成形条件等は以下の通りである。使用した
金型の成形通路の形状： ２０Ｔｆ０１１（厚）×３００ｒｆｒ！１１（巾）×１
．０００？ｍ（長）金型温度：４０±２℃強化繊維：ガ
ラス繊維コンテイニユアスストランドマツト（４５０ｒ
／イ）を上下に各２枚原液供給装置：小型混合吐出装置
ノズル開口位置：金型入口から３００Ｔｍ奥の中央位置
原液組成：（ゲル化時間２５秒） Ａ液：ポリエーテルポリオール １００重量部（平均分
子量３２０、水酸基価５２２）シリコン系整泡剤
１．５〃 アミン系触媒（タブコ３３ＬＶ）１．０〃トリクロロフ
ルオロメタン発泡剤７．５〃Ｂ液：ポリメリツクＭＤＩ （イソシアネート含量３１．５％）１３０．５〃原液吐
出サイクル：３０秒吐出、１０秒吐出停止（洗浄等を行
う）のくり返し。

平均吐出量（停止時間を含む）：２．９Ｋｆ／分引取速
度：１．０ｍ／分以上の条件で連続成形を行つた結果、
比重０．５７、曲げ強度６２０Ｋ９／Ｃｄ、曲げ剛性３
４．２×１０３！／Ｃｒ！ｌのガラス繊維強化ポリウレ
タンフオーム板体を得た。

実施例 ２ 第４図〜第６図に示した装置を用いてガラス繊維強化ポ
リウレタンフオームを連続的に成形した。

装置、原料、成形条件等は以下の通りである。使用した
金型の成形通路の形状及び金型温度：実施例１に同じ強
化繊維：ガラス繊維チョップトストランドマット（４５
０Ｖ／７？？）とガラス繊維コンテイニユアスストラン
ドマツト （４５０ｔ／ｄ）を重ねたものを２ 組用意し、コンテイニユアスストラ ンドマツト成形通路内壁側となるよ うに配置して成形通路に導入。

原液供給装置：小型高圧発泡機 混合ヘツド：移動ピストンを備えたセルフクリニングタ
イプ。

混合ヘツドの位置：金型入口より３００ｍ奥。

原液組成：実施例１に同じ原液射出サイクル：１秒射出
２秒停止のくり返し。

平均射出速度：２．５５Ｋｆ／分 引取速度：０．８ｍ／分 製品の物性：比重０．６２、曲げ強度６８０Ｋｔｒ、曲
げ剛性３６．４×１０３Ｋｆ／ｄ

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明方法を実施した装置の１例で
あり、第１図は斜視図、第２図は横断面図、および第３
図は第２図におけるＡ−Ａ′断面を示す図である。 第４図乃至第５図は本発明方法を実施した装置の他の例
を示したものであり、第４図は平面図、第５図は横断面
図、第６図は混合ヘツド近傍の断面図である。１，９・
・・成形型、３，４，１２，１３・・・強化繊、６，２
３・・・原液、７・・・混合吐出装置、１０，１・・・
高圧発泡機の混合ヘツド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 入口と所望の断面形状を有する出口とが設けられた
   成形型の成形通路内で該入口から該出口へ移動する強化
   繊維の存在下に発泡性合成樹脂原液を発泡硬化させて繊
   維強化合成樹脂発泡体を連続的に成形する方法において
   、発泡性合成樹脂原液を供給する装置の開口部が成形通
   路内に位置していることを特徴とする繊維強化合成樹脂
   発泡体の連続成形方法。 ２ 発泡合成樹脂原液が成形通路内に断続的に供給され
   ることを特徴とする特許請求の範囲１の方法。 ３ 発泡合成樹脂原液を供給する装置が成形型に取付け
   られ、該装置の開口部が成形通路内面に位置しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲１の方法。 ４ 発泡合成樹脂原液を供給する装置が高圧発泡機であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲３の方法。 ５ 発泡合成樹脂原液がポリウレタンフォーム原液であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲１の方法。 ６ ポリウレタンフォーム原液のゲル化時間が１分以内
   であることを特徴とする特許請求の範囲５の方法。 ７ 強化繊維がガラス繊維のマット類を主とする強化繊
   維であることを特徴とする特許請求の範囲１の方法。 ８ ガラス繊維のマット類がガラス繊維コンティニュア
   スストランドマットであることを特徴とする特許請求の
   範囲７の方法。