JPH0796553A - 繊維強化縮合重合樹脂の引抜き成形方法及びそのための金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】硬化反応によつて生成する縮合ガスを連続的に
金型内から除去しつつ、縮合重合樹脂（代表的には、フ
エノール樹脂）の繊維強化成形品を連続して引抜き成形
する方法及びそのための金型を提供することにある。 【構成】本発明による引抜き成形方法は、引抜き方向に
成形溝を有し、外部からその成形溝に連通するガス抜き
孔を設けた金型を用い、この金型の入口に樹脂を含浸さ
せた強化繊維材料からなる成形材料を導き、上記成形溝
を通過させ、硬化させ、金型の出口から引抜くと共に、
金型内に冷媒を流通させ、上記ガス抜き孔を冷却しなが
ら、上記成形材料が硬化する間に生成する縮合ガスを上
記ガス抜き孔から金型外に逃がすことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、代表的にはフエノール
樹脂のように縮合重合によつて重合体を形成する樹脂を
マトリックスとする繊維強化プラスチツク成形品の引抜
き成形方法及びそのための金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、住宅や建築用途の構造材として、
繊維強化プラスチツク成形品が多く用いられている。こ
のような繊維強化プラスチツクにおける熱硬化性のマト
リツクス樹脂の代表例として、不飽和ポリエステル樹脂
が知られているが、この樹脂は難燃性に問題がある。他
方、マトリツクス樹脂として、フエノール樹脂を用いる
ことによつて、難燃性の繊維強化プラスチツク成形品を
得ることができることは広く知られており、近年、その
ようなフエノール樹脂を用いた繊維強化プラスチツクが
注目されている。なかでも、特に成形品の寸法に殆ど制
限がなく、且つ、高い機械的強度を実現できるフエノー
ル樹脂の引抜き成形品が種々の用途に有望視されている
が、しかし、フエノール樹脂をはじめ、縮合重合によつ
てマトリツクス樹脂を形成する縮合重合樹脂繊維強化プ
ラスチツクの引抜き成形の実用化には、尚、幾つかの問
題が残つている。

【０００３】フエノール樹脂をはじめとする縮合重合樹
脂の硬化は、不飽和ポリエステル樹脂のラジカル重合と
異なり、縮合重合によるものである。従つて、そのよう
な縮合重合樹脂の成形においては、硬化反応中に発生す
る縮合ガスを如何に連続的に系外に除去するかが重要な
問題である。硬化反応中に発生する縮合ガスを系外に除
去することなく、引抜き成形を行なうときは、縮合重合
が遅くなり、発生するガス圧のために引抜き抵抗が大き
くなつて、成形を続けることができなくなる。甚だしい
場合には、金型の入口から縮合ガスが吹き出して、成形
不能に至る。

【０００４】従つて、縮合重合樹脂の成形に際しては、
硬化反応を進めるためには、上記縮合ガスを系外に逃が
すことが必要である。そこで、例えば、加熱圧縮成形の
場合には、成形中、金型を一度僅かに開いて、発生ガス
を系外に逃がすことができ、その後、再度、金型を締め
て、成形を完結させればよいが、しかし、成形時、金型
を開閉することができない引抜き成形においては、この
ような方法によつてガス抜きを行なうことはできない。

【０００５】そこで、本発明者らは、フエノール樹脂の
ような縮合重合樹脂の引抜き成形による繊維強化プラス
チツク成形品の製造における上述したような問題を解決
するために鋭意研究した結果、予め成形溝に連通するガ
ス抜き孔を設けた金型を用い、成形材料が成形溝を通過
し、硬化する間、成形溝からガス抜き孔を経て縮合ガス
を金型外に逃がすと共に、上記ガス抜き孔を縮合重合樹
脂の硬化反応温度以下に冷却することによつて、上記ガ
ス抜き孔における縮合重合樹脂の硬化を未然に防ぎつ
つ、連続して、縮合重合樹脂を引抜き成形することがで
きることを見出して、本発明に至つたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従つて、本発明は、硬
化反応によつて生成する縮合ガスを連続的に金型内から
除去しつつ、連続して、繊維強化縮合重合樹脂を引抜き
成形する方法及びそのための金型を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による引抜き成形
方法は、引抜き方向に成形溝を有し、外部からその成形
溝に連通するガス抜き孔を設けた金型を用い、この金型
の入口に樹脂を含浸させた強化繊維材料からなる成形材
料を導き、上記成形溝を通過させ、硬化させ、金型の出
口から引抜くと共に、金型内に冷媒を流通させ、上記ガ
ス抜き孔を冷却しながら、上記成形材料が硬化する間に
生成する縮合ガスを上記ガス抜き孔から金型外に逃がす
ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明による金型は、金型の入口か
ら引抜き方向に延びて出口に至る成形溝と、外部からそ
の成形溝に連通させたガス抜き孔と、上記ガス抜き孔を
冷却するための冷媒の通路とを有し、上記入口に樹脂を
含浸させた強化繊維材料からなる成形材料を導き、上記
成形溝を通過させ、硬化させ、出口から引抜くと共に、
前記通路に冷媒を流通させ、上記ガス抜き孔を冷却しな
がら、上記成形材料が硬化する間に生成する縮合ガスを
上記ガス抜き孔から金型外に逃がすようにしたことを特
徴とする。

【０００９】本発明において、縮合重合樹脂とは、縮合
重合によつて、繊維強化プラスチツクのマトリツクスを
形成する熱硬化性樹脂をいい、そのような樹脂として、
例えば、フエノール樹脂、アミノ樹脂、メラミン樹脂等
を挙げることができるが、本発明においては、特に好ま
しくは、フエノール樹脂が用いられる。

【００１０】一般に、引抜き成形は、上記縮合重合樹
脂、必要に応じて適宜に硬化剤、充填材、着色剤等を配
合してなる液状材料をガラス繊維ロービングやマツト等
の強化繊維材料に含浸させ、このようにして調製された
成形材料を金型に導き、加熱硬化させ、これを引き抜い
て、成形品を得るものである。

【００１１】ここに、上記強化繊維材料としては、上記
例示したガラス繊維のほか、炭素繊維、アラミド繊維、
その他セラミツク繊維、これらの組合わせからなるロー
ビングやマツト等が好ましく用いられる。また、引抜き
成形時の抵抗を低減して、成形を円滑に行なうために、
成形材料に内部離型剤を配合してもよい。樹脂として、
フエノール樹脂を用いるときは、内部離型剤としては、
例えば、ステアリン酸金属塩、リン酸エステル系等を用
いることができる。

【００１２】成形材料における充填材としては、アルミ
ナ水和物、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、ドロマ
イト、タルク、マイカ、ウオラスナイト、ガラス球、中
空ガラス球、各種ウイスカ等を用いることができ、更
に、着色剤としては、例えば、顔料を用いることもでき
る。

【００１３】以下、図面に従つて、本発明を具体的に説
明する。図１は、本発明において用いられる金型の好ま
しい一例の斜視図を示す。この金型１は、上型２と下型
３との一対の割り型からなり、その合わせ面４及び５の
一方又は両方に矢印Ａにて示す成形材料の引抜き方向に
沿つて、金型の入口から伸びて出口に至る成形溝６が設
けられている。この成形溝６は、目的とする成形品に応
じて、その断面形状寸法が定められる。図１に示した金
型においては、下型３の合わせ面５の成形溝６に直交し
て複数の溝が等間隔に金型の成形溝から金型の側面、即
ち、金型の外部に連通するようにガス抜き孔７として刻
設されている。

【００１４】図２は、本発明において用いられる金型の
好ましい他の一例の斜視図を示す。この金型１も、上型
２と下型３との一対の割り型からなり、矢印Ａにて示す
成形材料の引抜き方向に沿つて成形溝６が設けられてい
るが、この実施例においては、ガス抜き孔７は、成形溝
６を構成する下型の側壁を貫通して、下型の外部側面に
連通するように設けられている。図３は、図１に示す上
型２と下型３とを合わせてなる金型１を示し、このよう
に、上型と下型とを合わせ面にて合わせることによつ
て、成形溝６が形成され、金型の入口８に成形材料が導
かれる。

【００１５】即ち、本発明によれば、成形材料をこのよ
うな金型の入口８から金型内に導き、成形材料が金型内
の成形溝を通過する間に加熱し、硬化させ、これを金型
出口９から引取り、必要に応じて所要の長さに裁断し
て、製品としての成形品を得る。金型の加熱手段は、図
示しないが、蒸気加熱、電気加熱のいずれでもよく、ま
た、必要に応じて、高周波加熱のような予備加熱部分を
金型に付設してもよい。金型の加熱温度や金型の寸法
は、用いる成形材料や目的とする成形品に応じて適宜に
定められる。

【００１６】本発明においては、上記ガス抜き孔を好ま
しくは縮合重合樹脂が硬化する温度以下の温度に冷却す
るために、金型内には、図１から図３に示すように、ガ
ス抜き孔７に近接して、例えば、水のような冷媒のため
の通路１０が上型と下型の少なくとも一方に設けられて
いる。このような冷媒の通路は、上記した目的を達成し
得るものであれば、構造的に、また、金型に設ける位置
や数等において何ら制約を受けるものではない。例え
ば、図５に示すように、前記成形溝６に直交して下型３
に複数のねじ孔１１を穿設し、図４に示すように、それ
ぞれの内部に仕切り板１２を有するＹ字管１３をねじ込
み、図５に示すように、金型の一端に位置するＹ字管１
４の入口管１５を冷媒の入口とし、金型の他端に位置す
るＹ字管１６の出口管１７を冷媒の出口とし、その他の
Ｙ字管１８、１９等は、これらを隣接する出口管と入口
管を例えばゴム管のような接続管２０にて接続し、かく
して、冷媒を金型内において上記ガス抜き孔に近接して
流通させ、通過させて、上記ガス抜き孔の周辺を縮合重
合樹脂の硬化反応温度以下の温度に冷却する。上記した
Ｙ字管１３によれば、Ｙ字管の入口からＹ字管の内部に
供給された冷媒は、仕切り板１２によつてＹ字管の先端
まで誘導され、その後、出口管に戻るから、金型内部ま
で、有効に冷却することができる。

【００１７】本発明においては、金型の寸法形状は、用
いる成形材料や目的とする成形品に応じて適宜に定めら
れるが、通常、金型の成形溝の長さは３０cm以上は必要
であり、最大長さの制限はないが、望ましくは、６０〜
１２０cmの範囲である。金型の成形溝の長さが３０cmよ
りも短い場合は、成形材料の引抜き速度にもよるが、成
形材料の硬化に必要な熱量を確保することが困難となつ
て、成形材料が硬化不良を起こすおそれがある。しか
し、金型の成形溝の長さが１２０cmを越える場合には、
成形材料の引抜き抵抗が高まるので、実用上、不利であ
る。また、ガス抜き孔の寸法形状も、用いる成形材料や
金型の加熱温度等に応じて適宜に定められるが、例え
ば、溝幅は２０mm程度、深さは２〜３mm程度であるが、
ガス抜き孔の寸法形状以外にも、溝の位置、数、大きさ
等は、特にこれらに限定されるものではない。

【００１８】また、金型の加熱温度は、用いる成形材料
の種類や成形品の寸法形状等によるが、フエノール樹脂
の成形を例にとれば、実用上、１５０℃以上が好まし
く、特に、１６０〜１８０℃の範囲の温度が好ましい。
得られた成形品を金型から引き取つた後、必要に応じ
て、後加熱してもよい。

【００１９】上述したような金型の成形溝に予め連続し
た成形材料を通し、金型を所定の温度に昇温した後、Ｙ
字管に冷却水を通水して、ガス抜き孔を冷却する。この
ようにして、金型の加熱と冷却とが安定化したことを確
認した後、成形材料を一定の速度で金型の出口から引き
抜くことによつて、連続的に繊維強化フエノール樹脂成
形品を得ることができる。

【００２０】引抜き速度は、用いる成形材料、金型の加
熱温度、成形品の寸法形状等によるが、通常、例えば、
２００〜６００mm／分の範囲である。引抜き速度が２０
０mm／分以下であるときは、成形効率が低く、実用的で
ない。他方、６００mm／分以上のときは、得られた成形
品に未硬化の部分を生じ、また、成形品の内部に多数の
ボイドを生じることがある。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。

【００２２】実施例１ 本発明に従つて、図１の下型に示したように、断面が深
さ３mm、幅２４mm、長さ９００mmの成形溝を備えると共
に、この成形溝に直交して、断面が深さ３mm、幅２４m
m、長さ６０mm（成形溝の側壁の幅に相当する。）のガ
ス抜き孔を成形溝の両側にそれぞれ７個ずつ有せしめ、
更に、各ガス抜き孔に近接して、冷媒（常温の水）用の
通路を成形溝の両側にそれぞれ７個ずつ有せしめてなる
型を一対用意し、これらをもつて上下型とした。かかる
型を用いて、冷媒の通路に冷却水を流通させ、ガス抜き
孔を冷却しつつ、ガラス繊維強化フエノール樹脂の引抜
き成形を行なつた。成形材料及び成形条件を下に示す。

【００２３】成形材料 フエノール樹脂：アルカリレゾール型、平均分子量１８
５、粘度４５ Pas、pH8.１、不揮発分７９％ 内部離型剤：リン酸エステル系（モールドウイズ社製） ガラスロービング：Ｒ４４５０ＴＴＦＯＳ、番手４４５
０ｇ／km、旭フアイバーグラス社製 ガラスマツト：コンテイニユアス・ストランド・マツト
Ｍ８６４４、オーエンス・コーニング社製

【００２４】表１に示すように、上記から調製した成形
材料を用い、金型温度上下共１６５℃、引抜き速度３０
０mm／分とした。得られた成形品の物性を表２に示す。

【００２５】比較例１ 実施例１と同じ成形材料と同じ金型を用いたが、ガス抜
き孔を冷却することなく、引抜き成形を行なつた。

【００２６】比較例２ 実施例１と同じ成形材料を用いたが、金型として、ガス
抜き孔も冷却水の通路ももたない金型を用いて、同じ条
件下にガラス繊維強化フエノール樹脂の引抜き成形を行
なつた。

【００２７】比較例１においては、成形の間にガス抜き
孔内に樹脂が漏出し、固化して、遂には、成形を中断せ
ざるを得なかつた。比較例２においては、縮合ガスが成
形溝に充満し、成形自体が不可能であつた。

【００２８】実施例２ 表１に示す成形材料を用いた以外は、実施例１と同じ条
件下に成形を行なつて、表２に示す成形品を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明による金型は、引抜き方向に成形
溝を有し、金型の外部から上記成形溝に連通するガス抜
き孔を有すると共に、金型内にこのガス抜き孔に近接し
て、上記ガス抜き孔を樹脂の硬化反応温度以下の温度に
冷却するための冷媒の通路を有するので、このような金
型を用いて、縮合重合によつてマトリツクスを形成する
繊維強化プラスチツクの引抜き成形を行なえば、樹脂の
硬化反応によつて生成する縮合ガスを連続的に金型内か
ら除去しつつ、且つ、ガス抜き孔に樹脂詰まりを生じる
ことなく、ボイド等の欠陥のない繊維強化樹脂成形品を
連続して効率的に引抜き成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明において用いる金型の好ましい一例
を上型と下型とに分離して示す示す斜視図である。

【図２】は、本発明において用いる金型の好ましい他の
一例を上型と下型とに分離して示す示す斜視図である。

【図３】は、図１に示す上型と下型とを合わせてなる金
型を示す斜視図である。

【図４】は、冷媒を金型内に供給するためのＹ字管を示
す断面図である。

【図５】は、上記Ｙ字管を金型に取付けて、金型のガス
抜き孔を冷却するようにした金型を示す部分断面平面図
である。

【符号の説明】

１…金型、２…上型、３…下型、４及び５…割り型の合
わせ面、６…成形溝、７…ガス抜き孔、８…金型入口、
９…金型出口、１０…冷媒通路、１１…ねじ孔、１２…
仕切り板、１３、１４、１６、１８、１９…Ｙ字管、１
５…Ｙ字管の入口管、１７…Ｙ字管の出口管、２０…接
続管。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】引抜き方向に成形溝を有し、外部からその
   成形溝に連通するガス抜き孔を設けた金型を用い、この
   金型の入口に樹脂を含浸させた強化繊維材料からなる成
   形材料を導き、上記成形溝を通過させ、硬化させ、金型
   の出口から引抜くと共に、金型内に冷媒を流通させ、上
   記ガス抜き孔を冷却しながら、上記成形材料が硬化する
   間に生成する縮合ガスを上記ガス抜き孔から金型外に逃
   がすことを特徴とする繊維強化縮合重合樹脂の引抜き成
   形方法。
2. 【請求項２】金型の入口から引抜き方向に延びて出口に
   至る成形溝と、外部からその成形溝に連通させたガス抜
   き孔と、上記ガス抜き孔を冷却するための冷媒の通路と
   を有し、上記入口に樹脂を含浸させた強化繊維材料から
   なる成形材料を導き、上記成形溝を通過させ、硬化さ
   せ、出口から引抜くと共に、前記通路に冷媒を流通さ
   せ、上記ガス抜き孔を冷却しながら、上記成形材料が硬
   化する間に生成する縮合ガスを上記ガス抜き孔から金型
   外に逃がすようにしたことを特徴とする繊維強化縮合重
   合樹脂の引抜き成形用金型。
3. 【請求項３】金型が上型と下型の一対からなり、それら
   一対の型の合わせ面に引抜き方向に成形溝を形成させる
   と共に、上記合わせ面の少なくとも一方に金型の外部か
   ら成形溝に連通する溝をガス抜き孔として形成してなる
   請求項２記載の金型。
4. 【請求項４】金型が上型と下型の一対からなり、それら
   一対の型の合わせ面に引抜き方向に成形溝を形成させる
   と共に、上記一対の型の少なくとも一方に金型の外部か
   ら成形溝に連通する貫通孔をガス抜き孔として形成して
   なる請求項２記載の金型。