JPS6273916A - 成形用シ−ト状樹脂複合材を製造する方法 - 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
複合材を製造する方法に関する。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
層物を内側にしてロール状に巻き取る過程における樹脂
の繊維基材への含浸および脱泡を促進する技術に関する
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ＦＲＰという）用の成形材
料すなわちプリプレグを提供するにある。

〔従来の技術〕

従来、シート状ＦＲＰ成形材料としてＳＭＣ（ｓｈｅｅ
ｔｍｏｌｄｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が知られている
。この製造機として、たとえば、ゴムベルト式やメツシ
ュベルト式があり、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沿って複数本ノ平ロー
ルや筋ロールで押さえつけることによシ、該積層物に圧
縮、剪断および延伸等の力を及ぼして、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
維基材に含浸する力を得るためにはロールの抑圧を高く
する必要がある。しかし押圧に伴い、一般に樹脂の流動
が起シ、シートの横方向へ流出し易い。ＳＭＣでは積層
物を挾む上下２枚の離型フィルムが、この樹脂の流れ出
しを防いでいるのである。

〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明が対象とする技術課題は、０．８〜５０ポアズと
いう比較的低い範囲の粘度をもつ液状樹脂をチョツプド
ストランド、マットあるいはクロス等の形状の繊維基材
に、短時間に含浸を完了させる方法についてである。す
なわち上記のＳＭＣの製造に見られる含浸法は、本発明
の系のように、粘度が低いこと、および上側に離型フィ
ルムをかぶせないことから、もし含浸のための押圧が高
いと、液状樹脂が流出してしまう。これを防止するため
に、抑圧を低くしたり、あるいは溝が深く、幅が広いよ
うな特殊な筋ロールを使えば、それだけ含浸のための力
が相殺されてしまう。

したがってこの種の含浸ロールによる含浸法に代る別種
の方法を探すか、あるいはこの含浸ロール法を補填する
方法を見出し、含浸効率を高める必要がある。

〔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の限界、
乃至問題点につき、鋭意検討した結果、連続的なシート
状樹脂複合材の含浸法としては、まったく新規であシ、
かつ比較的機構の簡単な装置を従来の機械に付設するこ
とによシ、所期の目的に達することができることを見出
し、本発明に到った０ すなわち、本発明は従来の含浸ロールを用いる装置にお
いて、液状樹脂と繊維基材の積層物を運搬する剥離シー
トの下側に、剥離シートに接して可動板を設け、バイブ
レータ−に接続された可動板の上下の振動によって、積
層物特に液状樹脂に、任意の振動数と振幅の脈動を与え
るものである。

その効果は、いいかえれば上部の含浸ロールの積層物へ
の押圧に脈動を与え、これによって生じる局所的な液体
の流動、すなわち、積層物の厚さ方向の振動による含浸
の促進にある。

〔作用〕

この方法で問題となるのはどの程度の振動を与えるかで
ある。一般に粘性液体を振動する（揺シ動かす）場合、
振動数の増加につれ、損失率が大きくなることが知られ
ている。一方、液体の振動数が高いほど、目的とする液
体の局所的流動の頻度は高くなシ、したがって、外部の
振動応力の振動数には好適な限られた範囲が存在するこ
とになる。本発明の積層物の厚さを勘案して、振幅を０
．１〜１．Ｏｔｔｒｔｎとすると好適な振動数は１〜２
０Ｈｚである。

この振動は、市販の発振機（バイブレータ）で、あるい
は、振動数の調節のためインバーター（周波数変換装置
）を付設して実現できる。

本発明による上下振動は剥離紙を介して積層物に伝えら
れ、上部の固定された複数本の含浸ロールの接層物の押
圧に脈動を与える。これによって、含浸ロールが本来も
っている圧縮、剪断性による混練、含浸および脱泡の効
果が飛躍的に促進される。

以下、本発明を図を用いて説明する。

本発明の液状樹脂／繊維基材複合材製造装置の一例を図
に示す。この図では、振動部が２ケ所示されているが、
この振動部の個数は特定するものではない。バイブレー
タ４が可動板５に接続され、バイブレータ４の振動が直
接に可動板５に伝わる。

剥離シート２は平らなステンレス製の固定板と可動板の
上を定速で移動するが、可動板の上で上下動をうける。

液状樹脂／繊維基材複合積層物（チョツプドストランド
マット）１も同様に移動し、可動板５の上部に設置され
た含浸ロール６によシ脈動状の押圧をうける。この含浸
ロール６の型や大きさおよび本数は特定されず、また、
可動板上のみでなく、さらに固定板上にあっても差しつ
かえない。バイブレータ４による発振の振動数は１〜２
０　Ｈｚであり、３〜１０Ｈｚが好適である。この範囲
より低周波数では効果が少なく、一方高周波側は振動の
損失が大きく効率が低くなる。振幅は積層物の厚さと含
浸ロールの押圧効果を勘案して、０．１〜１．０瓢であ
シ、０．２〜０．５日が好適である。

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巻き取ジロールアで連続して巻
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ＦＲＰ成形材料の主成分たる樹脂と
は、熱硬化性の矛すゴマー、またはその反応性希釈剤溶
液であって、後述の繊維基材を除く添加剤とこれらの混
合物の粘度が高くとも５０／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、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂、ジナリルフタレート樹脂あ
るいはフェノール樹脂に類別される熱硬化性オリゴマー
、およびこれらを反応性低分子有機化合物に希釈した溶
液であって、さらに硬化反応触媒、硬化反応促進剤およ
び必要に応じて粘度調節剤、湿潤剤等を添加する。より
具体的に、不飽和ポリエ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、それぞれの基本オリ
コ９マー、あるいはこれをスチレン、７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
した溶液に、加熱硬化を目的とする゛ならば有機過酸物
触媒を、また紫外線硬化を目的とするならば光増感剤を
適量添加し、さらに必要に応じて酸化マグネシウムやポ
リイソシアネート系等の増粘剤、等を添加し混合する。

混合物の粘度は作業条件下で５０／アズ以下、好ましく
は１〜２０ポアズが本発明の製造に適する。

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維、これからつくられたマット、
長繊維のマット、および各種のクロスが用いられる。

液状樹脂と繊維基材の積層方法は、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繊維のマットならば、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
はよシ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部に対して低収縮剤としてポリスチレ
ン（ニスブライト■≠８、昭和電工型）を４部、硬化触
媒としてｔ−ブチルパーベンゾエート（・ぐ−ブチル■
２、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−１２００、備北化学製）を１０部、および
適量のスチレンモノマーを配合し、この配合物をヘンシ
ェルミキサーで攪拌混合した後に減圧槽に移して予備脱
泡して、常温で粘度（Ｂ−型粘度計）が１８ポアズの液
状樹脂混合物を調製した。

有効幅６００１１ＩＩＩ＋、原料供給部からシートの巻
き取シ部までの間で、含浸用のロール等を設置しうる有
効長２５００ｍの平面部を有し、この上に、原料供給部
の前方から巻き取シ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。有効平面を構成す
る平板は厚さ３ｍのステンレス製であシ、上流部から約
２００ｍ、および約１３００諺の場所に、それぞれ幅５
００薗、長さ７００＋ｍｎの２枚の長方形の可動板があ
り、残部は固定板である。可動板はバイブレータの振動
板に一体接続されている。バイブレータは小型ジヤツキ
に載せである。

バイブレータ−は振動力１５０に９ｆ、出力６５Ｗの市
販機で、前方にインバーターを接続して周波数の調整を
した。用いた振動は周波数５Ｈｚ、振幅０．３ｍｍであ
った。

可動板の上方に、外径３５瓢の筋ロールをそれぞれ３本
ずつ計６本取りつけた。また、下流の固定板状に同種の
筋ロールを２木取シつけた。これらのロールはいずれも
上部のスプリングによシ押圧が調整された。押圧の度合
はロールの前方に形成される樹脂液のパンクを目安とし
た。

本実施例の装置の概要を図に示す。両面剥離シート（藤
森工業製パイナシート■８０ＸＴ　、幅５００瓢）が定
速（約２〜分）で移動し、ナイフコーター（クリアラン
ス約１禦）で上記の液状樹脂混合物が剥離シート上に幅
３５０＋ｍｎに積層され、この上にチョツプドストラン
ドマット（旭ファイバーグラス製、０Ｍ３０５、幅５０
０瓢）が積層された後、含浸ロールと可動板のゾーンを
通過し最後に巻き取り部で剥離シートを外側にして紙管
に巻きとられた。紙管１本に約１０ｍずつシートを巻き
とシ、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、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
を取シ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＠１００ｍ１！およ
び１５０ｗｍのテープとし、同幅の紙管芯に長さ約Ｌｏ
ｚ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
０．８　ｒｔｒｍで柔軟でかなりの粘着性を有するもの
であった。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の複合積層物製造機の運転条件のうち、バイブ
レータを停止した以外すべて実施例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１００１００Ｔ平方切シ
とシ、残留気泡の状態の観察したところ、かなシの気泡
が認められた。

応用例１ 実施例１で得られた幅１５０ｗｍのシート状製品から、
１５０Ｘ１５０調２のシートを５枚切りとって、剥離シ
ートを取シ去シ、これを重ね合わせて、５０トンの圧縮
成形機によシ温度１６０℃で２分間加工して、２００問
平方で厚さ約２瓢の板を成形した。この板に残留気泡お
よび白化はまったく見られなかった。

応用例２ 長さ１０００ｍｍ、外径７０ｍｍの鉄製ノ４イブの外表
面をケレンがけした後、清浄にして、この上から実施例
１で得られた幅１００ｍｍのシート材料を、剥離シート
をはぎながら、１端を２０ｍｍ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して手のひらで押えつ
けて、パイプ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１６０〜
１６５℃に保った空気恒温槽中に３公人れた後、外に取
シ出した。

ノ４イゾの外側に巻かれたＦＲＰ層はパーコール硬度（
９３４−１型以下同じ）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 ゛　ビニルエステル樹脂（エピビス型エポキシアクリレ
ート樹脂：リポキシ■Ｒ８０２、昭和高分子製）１００
部に対して無水フタル酸７６２部を混合し、１００〜１
１０℃で９０分反応させた。この変性ビニルエステル樹
脂（約４５係のスチレンとの混合液体）１００部に、光
増感剤、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプ
ロノぐノン（ダロキュア■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０、協和
化学工業型）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
度は１５ポアズであった。

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、スリッターで幅１００
ｍのテープ状の製品を得た。製品は約０．７　ｔａｎ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 一部に赤錆びの見える厚さ３瓢の平らな鉄板の上面（約
１００×１００ｍ２）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−１−７エニルプロノ
９ノンを１チ添加した液をプ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１
枚１ｏｏｆｆｉＩ１１角に切シ取って張シ合わせて、圧
着した。

市販の光照射装置（日照灯、５ＳＬ−２５ＯＡ。

１００Ｖ、スタンレー電気製）を点灯して、シート状材
料面の上部１０ｃＷｔ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、アドヒージョンテスター（エルコメ−ター社）
による剥離試験で接着強度が５０　ｋｇ／ｃｍ２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■
にスリットし、これから１００１＋Ｉ１１平方のシート
を切シ取って、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４で得られたビニルエステル樹脂複合チーｆＣ幅
１００　ｔｔｒｍ　）を応用例２と同様にして鉄パイプ
に巻きつけた。このものを架台上約５００ｗｔの高さに
水平に保持して太陽光にあてた（場所一群馬県伊勢崎布
、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グ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シ、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ＦＲＰ
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のプＩＪ　ｆレグとして各種の
中高圧成形法によシ、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、これによシカ学的・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】

図は本発明のシート状樹脂複合材製造機の概略図である
。 １・・・チョツプドストランドマット、２・・・剥離シ
ー）、３・・・ナイフコータ、４・・・バイブレータ、
５・・・可動板、６・・・含浸（筋）ロール、７・・・
巻き取りロール、８・・・液状樹脂。

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、繊維基材と液状樹脂
   を積層し、この積層物を複数本の含浸用ロールで押圧す
   ることによって含浸を行なって成形用シート状樹脂複合
   材を製造する方法において、剥離シートの下側に接して
   、剥離シートの幅以内の幅と、先端のロールから終端の
   ロールまでの長さ以内の長さをもつ方形で表面が平滑な
   板を１枚、あるいは複数枚並べて、設け、この板に上下
   の振動を与えることにより、上部の含浸用ロールの積層
   物への押圧に脈動を与えることを特徴とする成形用シー
   ト状樹脂複合材を製造する方法。