JP2554708B2

JP2554708B2 - 長尺複合成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2554708B2
Application number: JP63146590A
Authority: JP
Inventors: 孝一刈茅; 耕三吉田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1988-06-14
Filing date: 1988-06-14
Publication date: 1996-11-13
Anticipated expiration: 2011-11-13
Also published as: JPH01314133A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、熱伸縮による変形が少なく耐候性に優れた
長尺複合成形体の製造方法に関する。

（従来の技術）従来、長尺複合成形体として、例えば、樋体等は、塩
化ビニール樹脂製のものが一般に使用されているが、塩
化ビニール樹脂製雨樋は線膨脹係数が大きいため、熱伸
縮が大きく、四季の気温の変化や昼夜の温度差により、
建物に継手と共に取付けられると、熱伸縮により継手か
ら抜けたり、曲げられて変形し破損したりすることがあ
った。

そこで、これらの欠点を補うために、例えば、特開昭
58−209560号公報に記載の如く、無機繊維あるいは有機
繊維からなる繊維基材に熱硬化性樹脂を予め含浸しシー
ト状プリプレグの芯材層を形成し、該芯材層を熱可塑性
樹脂層によりサンドイッチ状に複合一体化して成形品を
得るということが知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来技術は、熱硬化性樹脂の芯材
層に熱可塑性樹脂を押出成形により被覆する方法を採用
する場合、シート状プリプレグを加熱しながら所定形状
にし半硬化の状態でクロスヘッドダイに導き熱可塑性樹
脂を押出成形により被覆している。この場合、芯材層と
なる熱硬化性樹脂から未反応部分が揮発して発泡を生じ
熱硬化性樹脂層と熱可塑性樹脂層との間に気泡が形成さ
れることになる。この気泡があると得られた複合成形品
は気泡の部分よりクラックが発生しやすく衝撃強度の弱
いものとなる。気泡の発生を少なくしようとすると押出
被覆の成形速度が遅くなる。仮に、加熱炉で完全に硬化
させてから押出被覆したとしても加熱硬化に長時間必要
とするので加熱炉の加熱ゾーンが長くなり、設備が大掛
りなものとなる。

また、所定形状にフォーミングを施したプリプレグを
加熱炉内で完全に加熱硬化させるときに、加熱硬化の温
度が軟化温度より高いため、所定形状のプリプレグは形
崩れを生じたり、所定の形状に保持されず寸法変化の大
きい芯材層となって押出被覆され、所定形状、寸法の長
尺複合成形品を得ることが困難であった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、その目的とするところは、成形時に寸法変化や気泡
の発生がなく、成形速度を向上し得る熱伸縮性が少ない
耐候性に優れた長尺複合成形体の製造方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）本発明長尺複合成形体の製造方法は、強化繊維に熱硬
化性樹脂を含浸してシート状プリプレグを形成し、該プ
リプレグを芯材層としてその両面に熱可塑性樹脂を押出
成形により被覆して外皮層が形成された長尺複合成形体
の製造方法において、シート状プリプレグを加熱軟化し
ながら所定形状に成形した後、紫外線照射により硬化反
応を行って硬化を完結させてから、その両面に接着剤を
塗布し熱可塑性樹脂を押出成形により被覆し芯材層と熱
可塑性樹脂の外皮層とを接着剤を介して接着することを
特徴とするものである。

本発明における強化繊維としては、ガラス繊維、カー
ボン繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維等の単独もしく
はそれぞれを組合わせたロービング状の長尺繊維、不織
布、織布、マット、ネット等の加工物が使用でき、更に
これらを組合せた多層構造とすることもできる。

本発明において熱硬化性樹脂として、不飽和ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が用いられ
る。この熱硬化性樹脂には、光硬化剤、増感剤等が熱硬
化性樹脂の性状に応じて添加される。

光硬化剤としては、ラジカル開裂型、水素引抜き型が
あり、それぞれベンゾイル誘導体、ベンジルケタール
類、アミノアセトフェノン、ベンゾフェノン誘導体＋ア
ミン、ジカルボニル＋アミン、チオキサントン類＋アミ
ン等が用いられる。

また、熱可塑性樹脂として、塩化ビニル樹脂、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等オレフィン系樹脂の他ポリフ
ェニレンサルファイド等のエンジニアリングプラスチッ
クが用いられる。

本発明におけるシート状プリプレグは、前記強化繊維
に上述の熱硬化性樹脂の原料樹脂液を含浸させ、該含浸
樹脂液を常温下に放置することにより樹脂分を乾燥して
得られる。このプリプレグ中の強化繊維と熱硬化性樹脂
の含有割合は適宜選択できるが、強化繊維の含有量は90
vol％が上限であり、それ以上の含有量となると繊維同
士の結着が不完全であり所望の低熱伸縮の成形体が得ら
れない。また、シート状プリプレグの厚みと幅は長尺複
合成形体の形状、寸法に応じて適宜選定される。尚、シ
ート状プリプレグは透明もしくは不透明のいずれでもよ
いが、好ましくは紫外線をシート状プリプレグの内部ま
で透過させ完全硬化させるために透明性を有するシート
状プリプレグを用いる方がよい。

本発明における紫外線照射は、高圧水銀ランプ等を用
いて行うことができ、その照射量は、照射ランプの強
度、照射距離、製造ライン速度等により調整可能であ
り、熱硬化性樹脂の種類、光硬化剤の組成、量等に応じ
て適宜選択される。

本発明において接着剤としては、一液もしくは二液型
接着剤、ホットメルト型接着剤が用いられる。一液もし
くは二液型接着剤には、例えば、エポキシ系、ウレタン
系、アクリル系等の接着剤があり、ホットメルト型接着
剤にはスチレンブタジエンゴム系、エチレン酢酸ビニル
系等の接着剤がある。これら接着剤は塗布もしくは押出
成形により被覆することができる。なお、接着剤の接着
性は、芯材層となるシート状プリプレグの熱硬化性樹脂
及び外皮層の熱可塑性樹脂の種類に応じて、組成、触媒
等が適宜選択され調整される。また、接着剤を塗布或い
は被覆する温度、速度は接着剤の種類により適宜選定さ
れる。

（作用）本発明は上記した構成により、芯材層となるシート状
プリプレグを加熱軟化しながら所定形状にフォーミング
してから紫外線照射を施すと、低い温度で加熱を必要と
せず紫外線硬化反応により硬化することができる。従っ
て、所定形状のシート状プリプレグは加熱によって形崩
等の変形を生じるということがなく、フォーミングされ
た形状を保持した状態で、押出成形により熱可塑性樹脂
を寸法精度よく被覆することが可能となる。

（実施例）次に、本発明長尺複合成形体の製造方法の実施例を第
１図乃至第２図を参照しながら説明する。

第１図はシート状プリプレグを湿式含浸法により製造
する工程に用いる装置の概略図で、第２図はシート状プ
リプレグのフォーミング、紫外線照射による硬化、押出
被覆の各工程により長尺複合成形体を連続的に成形する
装置の概略図である。

第１図において、1,1・・はガラスロービングで、ロ
ーター２により解繊されながらシート状の補強繊維３と
して原料樹脂液４の含浸槽５に供給される。尚、含浸槽
５内には、不飽和ポリエステル樹脂に、光硬化剤、増感
剤等が添加調合された原料樹脂液４が補給されている。
この含浸層５ではガラス繊維からなる補強繊維３に原料
樹脂液４が含浸されるのであるが、樹脂液が含浸付着し
た状態で補強繊維３を引き上げ、更に、圧延ロール6,6
によりシート状の補強繊維３内に原料樹脂液４を充分に
含浸させるようにしてもよい。続いて、原料樹脂液４を
含浸したシート状の補強繊維３は、乾燥機７を通過させ
ることにより樹脂分を乾燥させシート状プリプレグ８を
形成する。このシート状プリプレグ８はロール状に巻き
取られる。

次に、上記ロール巻のシート状プリプレグ８を第２図
に示すようにロールフォーミング装置９に連続的に繰り
出して、このロールフォーミング装置９により加熱軟化
しながら樋等の所定形状に屈曲成形を施す。

続いて、屈曲成形したプリプレグ８を紫外線ランプ
（図示しない）が配列された反応硬化槽10に導き、紫外
線ランプにより紫外線照射を施し、不飽和ポリエステル
樹脂を完全に硬化させて樋等の形状をした芯材層11を得
る。次の接着剤の塗布工程では、芯材層11の両面に被覆
金型12により接着剤13を塗布し、そのまま押出機のクロ
スヘッドダイ14に導き、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹
脂を外皮層15として被覆する。その後、サイジング金型
16を通過させることにより表面仕上げを行いながら冷却
し固化してから引張機17により引き取る。

斯くして、得られた長尺複合成形体は第３図に示すよ
うな断面構造のものである。

次に、本発明方法によって得られた長尺複合成形体の
熱膨脹係数等の評価結果について具体的な実施例にもと
ずき説明する。

なお、線膨脹係数α〔1/℃〕の測定は、得られた樋成
形体を4mの長さに裁断して評価サンプルとし、この評価
サンプルを恒湿恒温室に入れ、20℃での寸法L₂₀を測定
し、次に60℃に温度を上昇させて寸法L₆₀を測定し、そ
の寸法の変化量を測定することにより下記の式により算
出した。

α＝（L₆₀−L₂₀）／（40×L₂₀）（１）また、衝撃強度〔kg・cm〕の測定は、得られたサンプ
ルを20mm×20mmの大きさの試験片に切断し、この試験片
にデュポン衝撃試験機により1.5kgの錘を用いて自然落
下させ試験片の破損の有無と落下距離を調べ、破損エネ
ルギーを測定した。

〔実施例１〕不飽和ポリエステル樹脂（＃7510,日本ユピカ製）100
重量部に対して、光硬化剤（イルガキュア＃651,日本チ
バカイギー製）2.0重量部を添加して原料樹脂液を調合
した。この原料樹脂液をガラスロービング（＃4400,日
東紡）に含浸させて透明性を有するシート状プリプレグ
を得た。この時のシート状プリプレグの厚みは0.5mm、
シートの幅は300mmで、ガラス繊維の含有率は60vol％で
あった。

上記シート状プリプレグを第２図に示すようにロール
フォーミング装置９により60〜80℃で加熱軟化しながら
樋形状に屈曲成形を施した。

続いて、屈曲成形したプリプレグ８を加熱することな
く、そのままの状態で走行ラインの長さが0.5mの反応硬
化槽10に導き、高圧水銀ランプにより1000mJ/cm²の紫外
線照射を施し不飽和ポリエステル樹脂を反応硬化させ
て、完全に硬化した樋形状の芯材層11を得た。この芯材
層11の両面に被覆金型12によりエチレン酢酸ビニル系ホ
ットメルト型接着剤（タケメルトXM223,武田薬品製）を
170℃で塗布し、そのまま押出機のクロスヘッドダイ14
に導き、市販の雨樋用塩化ビニル樹脂を外皮層15として
金型温度180℃で被覆した。その後、サイジング金型16
を通過させることにより表面仕上げを行いながら略常温
近くまで冷却し固化してから引張機17により引き取っ
た。このときの走行ラインの成形速度は3.0m/minであっ
た。得られた樋成形体の厚みは1.4mmで、外観、寸法精
度ともに良好であり、線膨脹係数は1.6×10^-5で、衝撃
強度は20.0kg・cmであった。

〔比較例１〕接着剤を用いないこと以外は実施例１と同様にして樋
成形体を得た。この成形体の線膨脹係数は7.0×10^-5で
略塩化ビニル樹脂の線膨脹係数と同じであった。評価後
のサンプルを観察すると芯材層と外皮層の界面が殆ど接
着していないため、外皮層を手で剥がすことができ、ま
た、衝撃強度も5.0kg・cmと低く、外皮層及び芯材層に
割れを生じていた。

〔比較例２〕光硬化剤に代えて過酸化ベンゾイルを添加したこと以
外は実施例１と同様にしてシート状プリプレグを得た。
このシート状プリプレグを第２図に示すようにロールフ
ォーミング装置９により60〜80℃で加熱軟化しながら樋
形状に屈曲成形を施して半硬化状態の芯材層を形成し、
そのまま押出機のクロスヘッドダイ14に導き、市販の雨
樋用塩化ビニル樹脂を外皮層15として金型温度180℃で
被覆した。このときの走行ラインの成形速度は1.0m/min
であった。

得られた樋成形体の厚みは1.4mmで、芯材層と外皮層
との間に気泡が部分的に観察された。これはスチレンモ
ノマー等の揮発成分が残留して、押出被覆金型内で成形
時に発泡が生じるためであると推定される。この樋成形
体の線膨脹係数は1.6×10^-5で、衝撃強度は5.0kg・cmで
あった。衝撃試験後のサンプルを観察すると気泡の部分
に亀裂を生じていた。

〔比較例３〕比較例２と同じシート状プリプレグを用い、硬化反応
を赤外線ヒーターが配列されたライン長さが2.0mの反応
硬化槽10に導き100℃で加熱硬化したこと以外は実施例
１と同様にして樋成形体を得た。反応硬化槽10を４倍の
走行ラインの長さとした割には成形速度は1.0m/minであ
った。

この樋成形体の線膨脹係数は1.8×10^-5、衝撃強度は2
0.0kg・cmで、外観は良好であったが形状の変形が見ら
れた。

尚、線膨脹係数の理論値α_ｃは、一般に、長繊維強化
複合材料の場合は、以下の式（２）が成立する。

α_ｃ＝〔α_ｍ×E_m×φ_ｍ＋α_ｆ×E_f×（１−φ_ｍ）〕／〔E_m×φ_ｍ＋E_f×（１−φ_ｍ）〕（２） α_c:複合材料の線膨脹係数 α_m:マトリックス樹脂の線膨脹係数 α_f:繊維の線膨脹係数 E_m:マトリックス樹脂の弾性率 E_f:繊維の弾性率 φ_m:マトリックス樹脂の体積分率因に、上記（２）式に基づき線膨脹係数の理論値α_ｃ
を算出したところ、1.5×10^-5であり、実施例１で得ら
れたものは略理論値に近い。

（発明の効果）本発明長尺複合成形体の製造方法は、強化繊維に熱硬
化性樹脂を含浸してシート状プリプレグを形成し、該プ
リプレグを芯材層としてその両面に熱可塑性樹脂を押出
成形により被覆して外皮層が形成された長尺複合成形体
の製造方法において、シート状プリプレグを加熱軟化し
ながら所定形状に成形した後、紫外線照射により硬化反
応を行って硬化を完結させてから、その両面に接着剤を
塗布し熱可塑性樹脂を押出成形により被覆し芯材層と熱
可塑性樹脂の外皮層とを接着剤を介して接着するので、
成形時に気泡を生ぜず寸法変化が少なく、外観、寸法精
度の優れた低熱伸縮性の長尺複合成形体を得ることがで
きる。しかも、成形速度を高めることができるから、設
備を小型化することができ生産効率の良い製造方法であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法に使用するシート状プリプレ
グの製造装置の一例を示す概略図、第２図は第１図の装
置により得られたシート状プリプレグを用いて長尺複合
成形体を連続的に成形する装置の一例を示す概略図、第
３図は本発明の製造方法により得られた樋成形体の断面
図である。符号の説明１……ガラスロービング、３……強化繊維、４……原料
樹脂液、５……含浸槽、８……シート状プリプレグ、９
……ロールフォーミング装置、10……硬化反応槽、11…
…芯材層、12……被覆金型、13……接着剤、14……クロ
スヘッドダイ、15……外皮層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:06 105:24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸してシート
状プリプレグを形成し、該プリプレグを芯材層としてそ
の両面に熱可塑性樹脂を押出成形により被覆して外皮層
が形成された長尺複合成形体の製造方法において、シー
ト状プリプレグを加熱軟化しながら所定形状に成形した
後、紫外線照射により硬化反応を行って硬化を完結させ
てから、その両面に接着剤を塗布し熱可塑性樹脂を押出
成形により被覆し芯材層と熱可塑性樹脂の外皮層とを接
着剤を介して接着することを特徴とする長尺複合成形体
の製造方法。