JPS6273915A - 成形用シ−ト状樹脂複合材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂と繊維基材からなる成形用シート状樹脂
複合材の製造法に関する。さらに詳しくは、チョツプド
ストランド、マット、およびクロス等のガラス繊維基材
、あるいは炭素系の繊維基材、あるいは木綿、麻等の天
然繊維やポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコ
ール等の合成繊維を含む有機質繊維基材等の各種繊維基
材から選ばれた１種または多種に、液状樹脂あるいは樹
脂混合液を含浸させて、成形用シート状樹脂複合材を製
造する方法に関し、特に、これら繊維基材と樹脂の混合
物を剥離シートの片面に積層した後に、例えば該積層物
を内側に１〜でロール状に巻き取る方法における樹脂の
繊維基材への含浸および脱泡を促進する技術に関すＺ）
ものであって、その目的は、繊維基材の含有率が高く、
かつ気泡がない、あるいは気泡が少ない高品質、高性能
の樹脂／繊維複合製品（以下ＦＲ，Ｐという）用の成形
材料、すなわちゾリゾレグを提供するにある。

〔従来の技術〕

従来、シート状ＦＲＰ成形材訓としてＳＭＣ（ｓｈｅｅ
ｔｍｏｌｄｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が知らねている
。との製造機として、たとえば、ゴムベルト式やメ２ノ
シェベルト式があり、前者は２枚の離型フィルムに挾ん
だ液状樹脂と繊維基材の積層物を平らなゴムベルトに載
せ、その上からベルトの進行方向に漕って複数本の平ロ
ールや筋ロールで押さえつけることにより、該積層物に
圧縮、剪断および延伸等の力を及ぼＩ〜て、含浸を促進
するものであり、また後者は、メツシュベルトの凹凸形
状の効果が加わって、含浸をさらに促進しようとするも
のである。ところで、ＳＭＣは一般に液状樹脂と繊維の
他に、粉・粒状フィラーが高濃度に含有されているため
、含浸時の液状樹脂と該フィラーの混合物の粘度は、た
とえば１００ポアズ以上でかなり高い。この高粘度の系
が繊維基材に含浸するに必要な上記の圧縮等の力によっ
て樹脂が流れ出るのを防ぐためには、両面に離型フィル
ムが不可欠である。

一方、シート状のＦＲＰ成形物の製造法としてＦＲＰ波
板の連続成形法がある。この製品はＳＭＣと異なり、粉
・粒状フィラーを含有しないか、あるいは少量しか含有
しないので、液状樹脂系の粘度は低い。このため、ＳＭ
Ｃに用いられる各種の押さえロールの圧力による含浸法
は、樹脂の流動が犬きくならない範囲にとどめざるをえ
ず、その使用が犬きく制限されるので、これに代わる含
浸と脱泡の方法として、樹脂と繊維の積層方法、特殊な
脱泡用付属装置の設置、あるいは繊維基材への樹脂の濡
れを向上する添加剤や礒維処理剤の工夫等、複雑な技術
が要請されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の対象とする技術課題は、作業温度で１〜５０ポ
アズの比較的低い範囲の粘度をもつ液状樹脂あるいは樹
脂混合液を、チョンプドストランド、マクトあるいはク
ロス等の形状の繊維基材て、短時間で含浸する方法につ
いてである。より具体的に述べれば、定速で一方向に移
動する剥離シート上に液状樹脂と繊維基材を積層させた
後、この積層物がロールて巻き取られるまでの間、すな
わち、限られた距離と時間内で含浸を完了させ、繊維と
樹脂の界面に残存しやすい空気を完全に追い出す条件、
あるいは装置を提案することである。

ある液体と多孔質固体の複合系において、液体の粘度と
系の温度が一定の時、液体が固体て含浸する量は、定性
的に液体と固体表面の接触時間と。

含浸のためになされる仕事に比例するとされる。

ここに接触時間とは固体の液体への浸漬時間といいかえ
てもよく、また仕事とは普通、「しぼり」。

「もみＪ、「押さえ」等の方法でなされる。しかしなが
ら、液体の粘度が低い系の場合、これらの仕事に伴ない
広範囲な液体の流動あるいけ流出が起る。

したがって、各種のロールを用いる場合、液体の流動を
抑えるには、筋ロール等ロール表面の形状を工夫したロ
ールを用い、かつその押圧を低くせざるを得ないが、こ
れに伴って含浸の効率は低下せざるをえない。これらの
、いわゆる含浸ロール法に代わる、あるいはこれを補助
する含浸法を見出すことが本発明の目的である。

〔問題を解決するだめの手段〕

本発明者らは、上記のごとき従来技術の適用限界自主問
題点につき検討を進めた結果、連続的な成形用シート状
複合材の製造法としてはまったく新規であり、かつ比較
的機構の簡単な装置を補助的て用いることにより、所期
の目的に達することができることを見出し、本発明に到
ワた。

すなわち、本発明による成形用シート状樹脂複合材の製
造法は、定速で移動する剥離シートの上に液状樹脂と繊
維基材を積層し、この積層物を複数本の含浸用ロールで
押圧して液状樹脂の繊維基材への含浸を行なわせて成形
用シート状明脂複合材を製造する方法において、当該ロ
ールの間および後方に、多数個の細孔を有する１個ある
いは複数個の中空体を、その細孔が、積層物の表面に近
接するように固定し、あるいはその中空体を積層物の移
動方向て正逆、あるいは直角に往復運動させながら、細
孔を通して高圧の空気を積層物の表面に吹きつけること
を特徴とするものである。

〔作用〕

本発明の拠りどころとした原理は、含浸仕事のだめの外
部からの力を対象液面に局所的にあるいは点在化して与
えることによって、液体の流動を抑えること、さらに従
来のロール等の機械的な仕事に代って、流体力学的な力
を利用して、液体の付着等による汚れも比較的少なくし
うろことの２点であった。シート状材料の移動に伴い空
気を連続的に供給する限り、応力の「点在化」にはなら
ないが、空気孔の径を細くすることによって、応力は綿
状となって「局所化」は充分達成される。

ただし、この方法では、力の及ぶ範囲は、液体の表面、
あるいは厚さ方向に中程までに限られることから、従来
の機械的仕事に関係する圧縮、剪断等の力てよるのでは
なく、別の効果、すなわち、含浸が進行するにつれ遊離
して上表面の近くに滞留した気泡を吹き飛ばす効果が主
として働くものと考えられる。粘稠かつ揺変性の液体で
は、孤立した気泡が残留しやすいことはよく知られてい
るところであり、これを無圧、あるいは低圧で成形硬化
すると成形物中に気泡がそのまま残ることになる。

本発明の特徴は、従来の含浸ロール工程に、この空気吹
きつけ工程を組み合わせた点にあって、液状樹脂系の粘
度が低く、流動しやすいために、該ロールに充分な押圧
がかけられない場合、したかって含浸・脱泡が不光分て
ならざるを得ない場合に、脱泡効果（でよってこれを補
完し、あるいは粘度の高い系では、効果を倍加するとい
う点にある。

本発明の空気孔付きの中空体とは、円筒形、直方体等形
状のいずれかを問わず、１ケ所に空気の流入口を設け、
円筒形ならば周の曲面に、方形ならばいずれかの一平面
に、多数個の孔、すなわち空気の流出口を設けたもので
ある。孔の径は、流出気体の圧力と流出量、および孔の
密集度てよって決められるべきであるが、標準的には０
．５〜２．０瓢が好適である。孔のあいた面の広さは、
最大辺の長さが、シート状積層物の最大幅と同程度とす
るのがよく、孔を直線状に一列に設けた中空体の場合に
は、この孔の列の長さがシート状積層物の幅と等しいも
のとする。シート状積層物が連続して一方向に移動する
本発明の製造法では、例えば細長い円筒面の長さ方向て
一列に孔を設け、この円筒をシートの進行方向に直角ｆ
固定することによつて本発明が実現される。より広い平
面部に多数列の孔を設けた中空体を使えば、それだけ効
果はあがることが期待される。さらにこの孔つきの中空
体が、シートの進行方向とは無関係にシート面に清って
縦または横に往復して動くようにすれば、ちるいは、こ
れらの中空体を複数個使用すれば、それに応じてシート
状積層物表面への空気の吹きつけの頻度が増すので効果
があがることが期待される。

中空体はその流出孔をシート状積層物表面に近接するよ
う設置することを原則とするが、孔径および孔の密集度
、また流出気圧および積層物の粘度により最適の位置を
選び、さらに、気体の流出方向については、シートに垂
直を標準とするも、これらの特定の制限はない。

以上の記載中、「空気」と称した気体は「大気」に限定
される必要はなく、窒素、不活性ガス、飽和炭化水素ガ
スを含む全ての気体や気体混合物のうちで、樹脂複合材
に何らの化学的作用も及ぼさず、かつ無害、安全な気体
であれば使用される。

以下本発明を要約して説明する。

本発明の特徴である空気吹きつけ装置は、単純ではある
が、極めて基本的な原理を、塑性と揺変性をかなり有す
る粘弾性液体と繊維状固体との積層物の連続製造に適用
したものである。その狙いは、上表面に浮遊している気
泡を、外部からの流体力学的な力によって液体表面を破
壊し、飛散させて、残留気泡の含有量を少なくすること
である。

したがって、多数個の細孔のついた適当な中空体に高圧
気体を導入して、これらの細孔かも気体を吹きつけると
いう方式に限定する以外、中空体の形状と大きさ、孔の
径と数あるいは密集度と配列、その面積、中空体の設置
位置等は特定するものでなく、気体の圧力および積層物
の・注状等に応じて適当に選ぶことができる。しかし標
準的ては、中空体の一辺の長さは積層物の幅以上であり
、この辺に平行な面内に最低で１列、かつ径が０．５〜
２、　Ｏｍｍ０円孔を、たとえば５〜２０簡の間隔であ
けてあり、この孔が積層物表面上の５〜３０ｔｔｒｍの
高さに下向きになるよう中空体を設置し、この中空体ヲ
コンプレッサーに接属することによって、高圧空気を細
孔から積層物茨面に吹きつける。

この空気吹きつけ装置と組み合わせる含浸装置は、通常
、含浸ロールと称される平ロー・ル、筋ロール等が複数
個設置されたものであって、この条件は特に特定化され
るものでない。しかし、押圧による液状樹脂が特（（進
行方向に直角な方向へ流動するのを抑えるのには、回転
に平行な課目の溝をつけた筋ロールが好都合かもしれな
い。空気吹きつけ装置である中空体を１ケ使用する場合
は、これらのロールの後方へ、また複数本使用する場合
は、これらのロールの間および後方に設置すると好適で
ある。

含浸工程とレベリングが終了したシート状成形材料は、
剥離シートを外側にして通常の装置で連続（〜で巻きと
られるか、定尺にカットされる。

ここで使用される剥離シートに、両面が剥離処理された
シートを使うと、そのまま巻き取ったり、また積み重ね
ても、使用時に容易に成形材料が剥がれるので好都合で
ある。

本発明の対象とするＦ’ＲＰ成形材料の主成分たる樹脂
とは、熱硬化ゲ１〕のオリコ゛マー、まｆｒＪｊ：その
１ｉ応性希釈剤溶液であって、後述の繊維紙Ｈを除く添
加剤とこれらの混合物の粘度が高くとも５　Ｑ　；」５
アズ、好ましくは２０ポアズ以下の液体である。

好適な例としては、不飽和ポリニスデル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、エポギシ闇脂、ノアリルフタレート樹脂あ
るいはフェノール樹脂等に類別される熱硬化性オリゴマ
ー、およびとれらを反応性低分子有機化合物に希釈した
＠液であって、さらに硬化反応触媒、硬化反応促ｈｆｓ
剤および必要１′テ応じて粘度調節剤、湿潤剤、無機充
填剤等を添加ずろ。

より具体的に、不飽和Ｊ？ポリステル樹脂系あるいはビ
ニルエステル樹脂系を例にして述べれば、それぞれの基
体オリゴマー、あるいは：これをスチレン、フタル酸ジ
アリルやアクリル酸エステルなどの反応性不飽和化合物
で希釈した浴液に、加熱硬化を目的とするならば有機過
酸物触媒を、まだ紫外線硬化を目的とするならば光増感
剤を適量添加し、さらて必要に応じて酸化マグネジウド
やポリイソシアネート系等の増粘剤、等を添加し、混合
する。混合物の粘度は５０ポアズ以下、好ましくは１〜
２０ポアズが好適である。

繊維基材として、材質および形態のいずれも特定するも
のでなく、広＜　ＦＲＰに用いられているガラス繊維、
炭素繊維、およびポリエステル、ポリアミド、ポリビニ
ルアルコール、セルロース系等の有機繊維のチョツプド
ストランドあるいは短繊椎、これからつくられたマント
、長繊維のマント、および各種のクロスが用いられる。

液状樹脂と繊維暴利の積層方法は、特に制限するもので
なく、各種のコーティング技術が応用できる。このうち
、繊維基材がクロスあるいは長須維のマットならば、液
状樹脂槽を通過させる含浸コーティング方式が、あるい
はより一般には剥離紙上にナイフコーター等で一定厚み
の液状樹脂を塗布して、その上に繊維基材を積層する方
式がとられる。

〔実施例〕

以下、実施例によって本発明を詳述する。

実施例１ 不飽和ポリエステル樹脂（リボラック■Ｍ４１１゜昭和
高分子製）１００部に対Ｉ〜て低収縮剤と１７でポリス
チレン（ニスブライト■＋８．昭和電工！ｐＡ）を４部
、硬化触媒としてＬ−ブチル・ぐ−ベンゾエート（・ぐ
−ブチル■Ｚ１日本油脂製）を１．２部、増粘剤として
酸化マグネシウム（マグミック■、協和化学工業製）を
２部、離型剤としてステアリン酸亜鉛を２部、さらに炭
酸カルシウム（ソフトン■１２００、備北化学製）を１
０部、および適量のスチＶンモノマーを配合し、この配
合物をヘンシェルミキサーで１費拌混合した後に減圧槽
に移；〜て予備脱泡して、常温で粘度（Ｂ−型粘度語）
が１８ポアズの液状樹脂混合物を調製；−７だ。

有効幅６００−１原料供給部からシートの巻き取り部ま
での間で、含浸用のロール等を設置しつる有効長２５０
０ｍ＋ｎの平面部を有し、この上に、原料供給部の前方
から巻き取り部まで剥離シートが等速に移動できる駆動
機構を有する機械を製作した。

この下面部（て、上流から順に千ロール（外径５０調）
を１木、筋ロール（外径５０問）４本、および筋ロール
（外径３０　ｒａｎ　）　２本を設置した。

これらのロールの・福はいずれも４５０　ｍｍであって
、それぞれスプリングを介して機械のフレームに固定さ
れた。

長さ６００閣で内径１５瓢の７９イブの一端を閉じ、こ
の端から１０随の間隔に約４５０閣にわたって径１＋Ｉ
＋＋＋＋の孔を１列にあけ、他端を圧力調節機を介して
コンプレッサーにつないだ。このツクイブを２本上流か
ら３番目と４番目のロールの間および、５番目と６番目
のロールの間にそれぞれロールと平行に、細孔が剥離シ
ートの約上部２０ｍｍの位置になるように固定した。

原料共給部にはナイフコータが設置され、幅が４００ｓ
ｎ、ナイフの刃と剥離シートのクリアランスは約１箇に
セットされた。この上方にマット巻き出し機が設置され
、ナイフコータで一定厚みで剥離シートにコートされた
樹脂混合物の上から、チョツプドストランドマットが積
層される。チョツプドストランドマットと１−７で旭フ
ァイバーグラスのＣＭ３０５　（幅５００園）、剥離シ
ートと１−７で藤森工業のパイナシ−ト■８０ＸＴ　（
１ｗ　５００ｍｍ）を使用した。

ロールの抑圧は、スプリングの締めつけ度合によって調
節した。この抑圧は、それぞ才］、のロールの前面に形
成される樹脂液の・・９ンク金目安ど１〜、上流から５
本のロールでは、パンクができる直前、下流の２本はか
なりのバンクができるまでとし、気。

空気吹きつけの度合は、圧力調節機で調節ｌ〜、およそ
１〜１．５　ｋｇ／Ｌ：１ｎ　の圧力をかけた。この条
件では積層シートの表面に、シートの移動に伴い、深さ
約０．５間程度の溝が形成されるが、飛沫は生じなかっ
た。この溝は、後方のロールにより平滑化された。

以上のロールと空気吹きつけの工程を経たシート状積層
物は剥離シートを外側にして、紙管に巻き取られた。紙
管１本に約Ｉｏｍずつシートを巻きとり、これを内側に
アルミニウム箔をラミネートしたクラフト紙で包みテー
ピングし、両端を輪ゴムで締めて、材料中のスチレンモ
ノマーの飛散を防いだ。この製品を温度４０℃に保った
空気槽中に２日間保存して熟成、増粘した。これを取り
出して室温まで冷却した後、市販のスリッター（ロール
面を離型性処理した機械）で幅１００＋ｍｎおよび１５
０ｍｍのテープとし、同幅の紙管芯に長さ約１０ｍ巻い
て、ブリキ製の円筒缶に収納密封した。

このテープとして得られたシート状複合材製品は厚さ約
０．８ｒｔｒｍで、柔軟でかなりの粘着性を有するもの
でちった。材料に残留気泡はほとんど見られなかった。

比較例１ 実施例１のシート状不飽１０ポリエステル樹脂複合材料
製造装置から空気吹きつけ装置を取りはずした装置を使
用した以外の製造条件、および原材料を実施例１と同一
にして製造試験をした。

製造されたシート状材料を増粘した後、スリットされる
前に離型シートに重ねたまま約１００−平方切りとり、
残留気泡の状態の観察したところ、かなりの気泡が認め
られた。

応用例］ 実施例１で得られた＠１５０　ｔｒｙのシート状製品か
ら、１５０Ｘ１５０ｍｍ２のシートを５枚切りとって、
剥離シートを取り去り、これを重ね合わせて、５０トン
の圧縮成形機により、温度１６０℃で２分間加圧して、
２００ｍｍ平方で厚さ約２ｍｍの板金成形した。この板
て残留気泡および白化はまったく見られなかった。

応用例２ 長さｌ　ＯＯ０ｒｔａｎ外径７０ｍの鉄製・？イノの外
衣面をケＶンがけした後、清浄にして、この−にから実
施例１で得られた幅１００ｍのシート材＃＋ヲ、剥離シ
ートをはぎながら、１端を２０問重ね合わせて斜めに巻
きつけ、この上から剥離シートを介１〜て手のひらで押
えつけて、・９１１面とシート状材料とを密着させて、
この間に空気が残らないようにした。このものを温度１
６０〜１６５℃に保った空気恒温槽中に３９入れた後、
勺に取り出（〜た。

・ぐイブの外側に巻かれたＦＲＰ層はパーコール硬度（
９３４−１型）が５８で硬く、さらに残留気泡や白化は
認められなかった。

実施例２ ビニルエステルｍ脂（エピビス型エポキシアクリレート
樹脂：リボキシ■Ｒ８０２，昭和高分子製）１００部に
対して無水フタル酸７．２部を混合し、１００〜１１０
℃で９０分反応させた。この変性ビニエステル樹脂（約
４５チのスチレンとの混合液体）　］、　Ｏ０部に、光
増感剤、２−ヒドロキシ−２−メｆルー１−フェニルプ
ロノ！ノン（タロキ。

ア■１１７３．メルク製）を１部、増粘剤として酸■ 化マグネシウム（マグミック　、協和化学工業製）１部
を添加し、この配合物をインテンシブミキサーで減圧攪
拌混合した。この液状樹脂混合物の粘度ば１５ポアズで
ありた。

実施例１と同様の機械と方法でシート状複合材を製造し
、２日間の増粘時間を経たのち、スリフタ−で幅１００
簡のテープ状の製品を得た。製品は約０．７　ｒｔｒｍ
の厚さの柔軟なシートで粘着性が高いものであった。こ
の製品中に残留する気泡はほとんど見られなかった。

応用例３ 一部（（赤錆びの見える厚さ３ｍｍの平らな鉄板の上面
（約１００Ｘ１００＋＋ＩＩ＋１２）をケレンがけして
洗浄し、この上に実施例２のビニルエステル樹脂（リポ
キシ■Ｒ８０２）に２−ヒドロキシ−２−メチル−１−
フェニルゾロ・母ノンを１多添加した液をゾライマーと
してはけ塗りし、さらにその上に実施例２で製造したシ
ート状材料を】枚１００ｍｍ角に切り取って張り合わせ
て、圧着した。

市販の光照射装置′（日照灯、　５ＳＬ−２５０Ａ、１
００Ｖ。

スタンレー電気製）を点灯して、シート状材料面の上部
１０ｃｍｒｒ１から垂直に照射した。照射時間と共に硬
化が進み、１０分後のＦＲＰ層はパーコール硬度が５１
、アドヒーノヨンテスター（エルコメ−ター社）による
剥離試験で接着強度が５０　ｋｇ／　ｃｍ”で凝集破壊
した。ＦＲＰ層中に気泡・はほとんど見られなかった。

比較例２ 原材料を実施例２と同一とし、製造装置および条件を比
較例１と同様にして、シート状のビニルエステル樹脂複
合材料を製造した。この材料を増粘した後、幅１００頷
にスリットし、これから１００ｍｍ平方のシートを切り
取って、応用例３と同様に光照射して硬化させた。１０
分後のＦＲＰ硬化物中に白化部が点在して認められた。

応用例４ 実施例２で得られたビニルエステル樹脂複合テーフ（幅
１００　ａｍ　）を応用例２と同様にして鉄・ぐイブに
巻きつけた。このものを架台上的５００＋ｍａの高さく
／ｉ：水平に保持して太陽光にあてた（場所一群馬県伊
勢崎布１日時−５月、午後２時）。架台の下にアルミ板
を置き太陽光が反射してパイプの裏面にもあたるように
した。２０分後裏面のＦＲＰ層もほぼ硬化した。ＦＲＰ
層の全面を目視した結果、白化あるいは残留気泡は見当
らなかった。

〔発明の効果〕

本発明方法による成形用シート状樹脂複合材は、これを
金属、コンクリートまたはプラスチック製の構造物や成
形物の外側あるいは内側に巻いたり、貼りつけたりした
後、硬化することによって、ＦＲＰ表面層あるいはＦＲ
Ｐライニング層を容易に形成せしめることができるので
、複合管の製造や、建築物、構造物の補強・防食性ＦＲ
Ｐライニング施工の分野に、新規かつ有用な手法を提供
できる一方、広（ＦＲＰの！＋）ｆレグとして各種の中
高圧成形法により、種々のＦＲＰ成形品を容易かつ高品
質に製造する有用なプロセスをも提供する。特に、巻き
つけや貼りつけを含む無圧、あるいは低圧下の成形でも
、気泡を極少におさえ、これにより力学的・電気的強度
の他、耐水性、耐食性、耐候性が優れた成形物を与える
ことに本発明の成形材料の実用的価値がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で用いた成形用シート状樹脂複
合材料の製造工程を示す概略図、第２図は円筒形空気吹
き付は装置、第３図は直方体形空気吹き付は装置の概略
図である。 １・・・チョノゾドストランドマット、２・・・両面剥
離シート、３・・・ナイフコータ、４・・・製品巻き取
り機、５・・・含浸ロール、６・°・コンプレッサー、
７・・・圧力調節器、８．・０円筒形空気吹き付は装置
、９・・・液状樹脂、１０・・・空気孔、１１・・・高
圧空気。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 定速で移動する剥離シートの上に液状樹脂と繊維基材を
   積層し、この積層物を複数本の含浸用ロールで押圧して
   液状樹脂の繊維基材への含浸を行なわせて成形用シート
   状樹脂複合材を製造する方法において、当該ロールの間
   および後方に、多数個の細孔を有する１個あるいは複数
   個の中空体を、その細孔が積層物の表面に近接するよう
   に固定し、あるいはその中空体を積層物の移動方向に正
   逆、あるいは直角に往復運動させながら、細孔を通して
   高圧の空気を積層物の表面に吹きつけることを特徴とす
   る成形用シート状樹脂複合材の製造法。