JPS605453B2 - 複合材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合材の製造方法に関する。

ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる板状，
棒状等の複合材は強度剛性が高く、また電気絶縁性，耐
蝕性に優れるため各種用途に普及しつつある。

この複合材の製造方法としては、成形通路内に予備加熱
したガラス繊維を均一に且つ連続的に進行せしめると共
に該成形通路内に熱硬化性樹脂を充填して該樹脂を前記
ガラス繊維に含浸させ、該成形通路の加熱硬化区間を進
行する間にこれらを一体硬化させることにより前記複合
材を連続的に製造する方法が知られている。

このような射出成形法を利用した方法は断面形状を任意
に設定しうろこと、成形精精度が良いことなどの利点を
有するか、従来の方法は部材の外周から内部へ向けて樹
脂Ａ及び補強繊維Ｂを全断面にわたって均一に充填する
（第１図参照）ため断面の大きいものは製造に通せず、
また強度及び重量が依存する樹脂の選択にも制限を受け
た。

他方、巻き付けによる製造方法も知られているが、この
方法は成形精度に劣る欠点がある。本発明は射出成形法
の利点を維持し、部材を内芯部と外層部とに区分して外
層部のみに補強繊維を充填することにより強度，重量等
に最適な樹脂の組合せを可能とし、複合材の汎用性，経
済性を高めるものであり、その構成は、成形遍路に進行
方向に従って予熱区間と加熱硬化区間を設け、該成形通
路内に補強繊維を連続的に進行せしめる一方前記加熱硬
化区間の通路内に熱硬化性樹脂を充填し、これを前記加
熱硬化区間を進行する間に一体硬化させることにより連
続的に繊維補強材を製造する方法において、前記子熱区
間の成形通路を該通路内周面に沿った外層用通路と、該
外層用遍路内側の内芯形成部とに区画する一方前記加熱
硬化区間の成形通路は前記外層用通路と内芯形成部とを
一体にした空間とし、両通路内に補強織縦を進行せしめ
ると共に前記外層用通路内に熱硬化性樹脂を充填，合浸
して外層を形成，進行せしめる一方前記子熱区間から前
記加熱硬化区間へ進行する際加熱硬化区間に進入する未
硬化或いは半硬化の外層の内側に内芯用熱硬化性樹脂を
充填しこれら樹脂が加熱硬化区間を進行する間に一体に
加熱硬化せしめて連続的に複合材を製造するようにした
ことを特徴とする。

本発明に係る複合材の製造方法を図面に示す一実施例に
基づき詳細に説明する。

本実施例は丸榛材を製造するものである。先づ本発明を
具体化する装置の構成を説明する。

円筒状の金型３が略水平に設置され該金型３の内側に該
金型３の端部から略中央に至る円柱状芯金４が設けられ
る。該芯金４は前記金型３と同軸であり、且つ該金型３
より略小径を有し、該金型３の内周面と該芯金４の外周
面とは一定した幅の円筒状間隙を形成する。この間隙は
外層１を形成する外層用通路２０となる。即ち前記金型
３の内周面によって形成される成形通路は前記芯金４に
よって前半が円筒状の外層用通路２０１こなり、後半が
一体成形通路２１になる。該外層用通路２０の幅が外層
１の肉厚となり、前記芯金４の断面形状が内芯２の断面
形状と略同一となるので前記間隙の幅及び芯金４の断面
形状は適宜設定する。上記外層用通路２０はその入口か
ら前記一体成形通路２１より若干手前の位置までが子熱
区間３０として子熱されている。また、該外層用通路２
０の後端及び前記‐一体成形通路２１は加熱硬化区間３
１として前記金型３に埋設されたヒータ１３により熱硬
化性樹脂の硬化温度よりも高く保持されている。更に、
該加熱硬化区間３１と前記子熱区間３０の境目の位置に
冷却装置１２が設けられる。該冷却装置１２は該加熱硬
化区間３１の高熱が予熱区間３０に伝わって該子熱区間
３０で樹脂が硬化してしまうのを防止する。前記芯金４
の後端は前記金型３の後端よりも後方に突出して支持台
５に固定される。

即ち該芯金４は該支持台５に片持梁状態で保持されてい
る。前記金型３は外部の支持台（図示せず）により保持
される。前記金型３は前記外層用通路２川こ外層１とな
る熱硬化性樹脂、即ち不飽和ポリエステル樹脂を射出す
る射出口２５を具え、該樹脂は該金型３の内部に設けら
れた供給路２６を経て樹脂送給装置１１より高圧で送給
される。

該射出口２５は樹脂が外層用通路２０内に均一に射出さ
れるよう該通路２０の円周に沿って配置するのが望まし
い。一方、前記芯金４の先端に流動性の良いレジンモル
タルなどの内芯２用の熱硬化性樹脂を一体成形通路２川
こ供給する射出口２７が設けられて複合材成形用金型４
０が形成される。該射出口２７はしジンモルタル等の送
給装置１４から該芯金４の内部を貫通する供給路２８を
経て送られるレジンモルタル等を一体成形通路２１へ進
入してくる未硬化或いは半硬化の外層１の内側に射出し
充填する。即ち、該射出口２７及び前記芯金４により内
芯形成部が形成される。前記外層用通路２０もこは鞠方
向に沿ったガラス繊維ストランド６「円周方向に沿った
ガラス繊維ロービング７、更に軸万向に沿ったガラス繊
維クロス８、及びガラス繊維ロービング９などが一体に
外層用繊維として連続して均一に供給される。

即ち、該外層用繊維は前記芯金４の後端部外周に均一に
配列されたストランド６の上にワインティング装置１０
によりロービング７が巻き付けられ、更に該ロービング
７の上にクロス８，ローピング９が積層されている。前
記ストランド６及びクロス８，ロービング９は絹状又は
孔状のガイド１０ａ及び１０ｂにより所定の位置に配列
される。該ガイド１０ａ，ｌｏｂは鉄，プラスチック，
セラミックなどからなる。勿論このような繊維の配列及
び組合せに限らず、外層用繊維の構成は適宜設定して良
い。また、ガラス繊維に限らず他の無機質，有機質繊維
、例えばカーボン繊維，アスベスト繊維，ナイロン繊維
等を組合せ或いは全体に使用しても良い。前記複合材成
形用金型４０の出口前方には引取装置１５が設けられて
おりｔ談引取装置１５は成形された複合材の外周面に転
接するローラを有し、前記加熱硬化区間３１において加
熱成形された複合材を該複合材成形用金型４０より連続
的に引き抜くと共にその引き抜きにより前記外層用繊維
を引張り該外層用繊維を前記外層用通路２０内へ導入す
る。

外層用通路２０内に引き込まれた外層用繊維は子熱区間
３０１こおいて予備加熱される。

この予備加熱により前記繊維が保有する空気が膨張し該
繊維から離脱して通路入口より排出される。上記外層用
通路２０内へ射出口２５から不飽和ポリエステル樹脂が
射出，充填され、前記外層用繊維が該樹脂により含浸さ
れる。むろん子熱区間３０の温度は熱硬化性樹脂の硬化
温度より低く保持されるが、該樹脂の含浸及び含有空気
の離脱を充分に行なう温度領域とする。子熱が充分に行
なわれる場合には樹脂の粘度が低くなるので射出する際
通路内の繊維の位置ずれを惹起することがなく、且つ繊
維への含浸が速やかに進行し、更に繊維が保有する空気
が排出され易くなり、また加熱硬化区間３１の長さも短
くすることができる。なお、樹脂を射出する圧力は該樹
脂が通路入口より外部へ噴出しない程度にする。外層用
通路２０内に射出された樹脂は禾硬化のまま前記外層用
繊維と一体に外層１を形成し該外層用通路２０内を進行
して加熱硬化区間３１へ進入する。

上記外層用通路２０の内側に占位する内芯形成部の射出
口２７より流動性の良いレジンモルタルが射出されてお
り、該レジンモルタルは前記外層１の内側に充填される
ので該外層１はこの射出口２７近傍ではまだ未硬化の状
態のまま金型３の内周面に接触した状態を保つ。この場
合議しジンモルタルは前記未硬化の外層１と直接接触し
ているのでその界面は樹脂としジンモルタルとの混和状
態となる。この状態で加熱硬化区間３１の中程まで進む
間に外層１及び内芯２用レジンモルタルが半硬化の状態
となり両者が強固に接着される。半硬化の状態の両者は
加熱硬化区間３１の出口に達するまでに完全硬化に至り
両者が一体に硬化形成されて複合材が製造される。該複
合材は引取装置１５により複合材成形用金型４０から連
続的に引き抜かれる。なお、該複合材成形用金型４０よ
り引き抜かれた後でも完全硬化に至っていない場合は遠
赤外線を照射するなどの方法により加熱して完全硬化に
至らしめる。また「本実施例においては外層にＦＲＰ層
を用いたが、これに限定されるものではなく他の無機質
，有機質繊維強化プラスチック層を用いても良く、更に
内芯もレジンモルタルに限らず、例えば発泡ポリウレタ
ン等を用いても良い。本発明では硬化した樹脂が連続的
に成形通路より引き抜かれるので成形通路内の樹脂が連
続的に進行し、従って任意の長さの複合材を製造するこ
とができる。

更に外層が金型の表面に接触した状態で加熱形成される
ので外周面が平滑な寸法精度の高い複合材を製造するこ
とができる。また、部材を外層部と内芯部とに区分した
ので両部分に強度，重量等の点から最適な樹脂を選択し
て組合せることができる結果、用途に応じて強度，重量
，耐熱性などの諸物性を向上しうる。また断面形状を任
意に設定できき、更に内外層の肉厚を変更することによ
り合理的な諸性質を設計する余地の大きいものとなる。
このような断面形状の数例を第３図に示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の複合材の断面形状図、第２図は本発明に
係る複合材製造方法の一実施例の概略図、第３図ａ〜ｇ
は複合材の断面形状である。 図面中、１は外層、２は内芯、３は円筒状金型、４は円
柱状芯金、５は支持台、６はガラス繊維ストランド、７
，９はガラス繊維ロービング、８はガラス繊維クロス、
ｉ０はワインティング装置、１１は樹脂送給装置、１２
は冷却装置、１３はヒータ、１４はしジンモルタル送給
装置、１５は引取装置、１６ａ，１６ｂはガイド、２０
‘ま外層用通路、２１は一体成形通路、２５は樹脂射出
０、２６は樹脂供給路、２７はしジンモルタル射出口、
２８はしジンモルタル供給路、３川ま予熱区間、３１は
加熱硬化区間、４０は複合材成形用金型、Ａは熱硬化性
樹脂、Ｂは補強繊維、Ｃは内芯用樹脂である。帯７図 票２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 成形通路に進行方向に従って予熱区間と加熱硬化区
   間を設け、該成形通路内に補強繊維を連続的に進行せし
   める一方前記予熱区間の通路内に熱硬化性樹脂を充填し
   、これを前記加熱硬化区間を進行する間に一体硬化させ
   ることにより連続的に繊維補強材を製造する方法におい
   て、前記予熱区間の成形通路を該通路内周面に沿った外
   層用通路と該外層用通路内側の内芯形成部とに区画する
   一方前記加熱硬化区間の成形通路は前記外層用通路と内
   芯形成部とを一体にした空間とし、両通路内に補強繊維
   を進行せしめると共に前記外層用通路内に熱硬化性樹脂
   を充填，含浸して外層を形成，進行せしめる一方前記予
   熱区間から前記加熱硬化区間へ進行する際加熱硬化区間
   に進入する未硬化或いは半硬化の外層の内側に内芯用熱
   硬化性樹脂を充填しこれら樹脂が加熱硬化区間を進行す
   る間に一体に加熱硬化せしめて連続的に複合材を製造す
   るようにしたことを特徴とする複合材の製造方法。