JPS6321592Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はFRP用補強硝子繊維体に関するもの
である。

FRPは硝子繊維等の補強繊維体に液状の熱硬
化性樹脂を含浸硬化せしめることによつて製造さ
れ、大きな強度と耐蝕性を有し、タンク、浴槽、
船舶等各種物品の構造材として広く用いられる。
FRPの強度を左右する要因としては(1)FRPを構
成する補強繊維体及び樹脂の種類、(2)補強繊維体
と樹脂の配合割合、(3)成型方法、(4)熱硬化性樹脂
の硬化条件等が挙げられるが、これらの要因のう
ち補強繊維体の種類及び補強繊維体と樹脂の配合
割合がFRPの強度に及ぼす影響は大きく、強度
の大きいFRPを得るため各種提案がなされてい
る。

例えば一方に引揃えた硝子繊維ロービングを使
用することにより当該方向の強度を大とすること
ができるが、該方向に直交する方向の強度は極め
て弱い難点がある。

一般的にFRP中の硝子繊維補強体の重量％
（GCという）が大きい程、FRPの強度は大とな
る傾向があり、又プレス法によるときはGCの大
きいFRPが得易いが、手積み法によるときはGC
の大きいFRPを得ることは困難である。従つて
プレス法による成型が困難な大形物品、例えば
FRP製ボートの場合強度の充分大きな製品を得
ることは困難である。

硝子繊維ロービングを製織してなるクロス（ロ
ービングクロス）を補強繊維体として使用するこ
とにより、手積み法でもGCの大きい、且つ強度
の大きいFRPを得ることができるが、次の如き
難点がある。(1)ロービングクロスのバイヤス方向
の強度が縦、横方向（ロービングの方向）の強度
に比し弱い。(2)ロービングクロスに液状の熱硬化
性樹脂を含浸させるとき屡々気泡が混入するが、
混入した気泡が個々の硝子繊維の間に入り込む
と、その完全な除去が困難でありFRP強度低下、
外観不良の原因となる。

本考案は上記難点を解消し、GCが大きく、方
向による望ましくない強度の不均一性がなく、且
つ混入した気泡の除去が容易なFRP用補強繊維
体をうるための研究に基づく新なる提案である。
本考案は即ち偏平な断面を有し、且つ1000m当り
の重量が550〜150grである長尺硝子繊維束３を無
方向に彎曲堆積した第１層１と短かく切断された
硝子繊維束３よりより断面積が小さく且つ1000m
当りの重量が50〜10grである硝子繊維束４を無方
向に堆積した第２層２とを密着せしめてなり、且
つ第２層は第１層より薄く形成せしめたことを特
徴とするFRP用補強硝子繊維体に関するもので
ある。

以下詳説するように、本考案のFRP用補強硝
子繊維体（以下本補強体という）を使用すること
により積層方向に平行な強度に方向性のない
FRPを得ることができるが、希望に応じ一方向
の強度を特に大きくすることも可能である。この
場合強度と方向の関係を極座標でプロツトすると
ほぼ惰円形となりロービングクロスを使用した場
合のように他の方向（バイヤス方向）の強度が大
巾に低くなることはない。

次に本補強体を添付図面に就いて更に具体的に
説明する。

１は長尺硝子繊維束３よりなる第１層、２は短
かく切断された硝子繊維束４よりなる第２層であ
る。硝子繊維束３は偏平な断面を有し無方向に彎
曲堆積せしめられており、又硝子繊維束４は硝子
繊維束３より断面積が小さく、又無方向に堆積せ
しめられている。そしてこれらの硝子繊維束はポ
リエステル系、エポキシ系、ポリスチレン系等の
熱可塑性樹脂よりなる結合剤により結合されてい
る。

硝子繊維束３はブツシングから引出した多数の
硝子繊維に集束剤例えば酢ビ、ポリエステル、エ
ポキシ等の汎用集束剤を附与し集束して硝子繊維
束となし、この硝子繊維束を綾振りしつつ一旦高
速で回転するマンドレルに巻取ることによつて製
造できる。硝子繊維束はマンドレルに巻取られる
際、巻締められて断面が偏平となる。厚みと巾の
比は１：10〜１：20程度である。なお硝子繊維束
をロール間を通過せしめて挾圧することによりそ
の断面を偏平とすることも可能である。又硝子繊
維は硝子繊維束1000m当りの重量が550〜150gr
（2000〜500本程度）のものを使用する。硝子繊維
束1000m当りの重量が550grを超えると繊維のは
ねかえりを生じ、特にＲが小さいコーナー部での
馴染みは極端に悪くなる。又FRP成型の際に、
垂直部では硝子繊維束が太い程、補強繊維体の樹
脂の保持が悪くなり、例えば一般ポリエステル樹
脂が使用される手積み法によるときは樹脂の保持
が悪く、樹脂が硬化するまでに垂れが起り、内部
に空洞部分を生じ易い。

一方硝子繊維束1000m当りの重量が150gr未満
の場合は、補強繊維体に対する樹脂の吸収量が多
くなりGCの大きい充分な強度を有するFRPを得
ることができない。

巻取られた硝子繊維束（ケーキという）を多数
クリールで保持し、これらのケーキから硝子繊維
束３を並列に引出し結合剤を附与しつつ移動する
コンベヤ上に落下堆積せしめることにより第１層
を形成せしめることができる。結合剤としてはエ
ポキシ系、ポリエステル系、ポリスチレン系等の
熱可塑性樹脂が適当であり、又その使用量は固形
分として硝子繊維束の２〜5wt％とするのが適当
である。

なお硝子繊維束３は未切断のままコンベヤ上に
供給してもよく、適宜切断して供給してもよい。
硝子繊維束の供給量は１m²当り2000〜300gr望ま
しくは1000〜400grとするのが適当である。

なお硝子繊維束を切断する場合、切断長さを可
及的長くするのがFRPの性能向上のために望ま
しい。切断長さは100cm以上望ましくは150cm以上
とするのが適当であり、このように切断された硝
子繊維束を使用した場合でも充分強度の大きい
FRPを得ることができる。

このように構成した第１層１を主体として本考
案FRP用補強硝子繊維体を構成することにより
GCの大きい、充分な強度を有するFRPをうるこ
とができる。

なお硝子繊維束をコンベヤ上に堆積する際のコ
ンベヤの移動速度、或はコンベヤ上に硝子繊維束
を落下堆積せしめる速度を増減制御することによ
り、硝子繊維束の彎曲形状を制御し、この第１層
を使用したFRPの強度（積層面に平行な引張り
強度）に所望の方向性を与え、或は積層面に平行
な各方向の引張り強度の等しい等方性のFRPを
得ることができる。

例えばコンベヤの移動速度を大とすると、硝子
繊維束はこの移動方向に配列され易く、移動方向
の引張り強さが大となる。逆にコンベヤの移動速
度を小とすると移動方向の引張り強さが小とな
り、中間のコンベヤ速度を用いることにより各方
向の引張り強さの等しい等方性のFRPを得るこ
とができる。

ブツシングから引出された比較的小数の硝子繊
維に集束剤例えば酢ビ、ポリエステル、エポキシ
等を附与し集束して硝子繊維束４となし、これを
一旦巻取つた後引出して切断するか、或は巻取る
ことなく切断し、この切断物を移動するコンベヤ
上に結合剤を附与しつつ落下堆積せしめることに
より第２層を形成せしめることができる。結合剤
としてはエポキシ系、ポリエステル系、ポリスチ
レン系等の熱可塑性樹脂が適当であり、又その使
用量は固形分として硝子繊維束の２〜5wt％程度
するのが適当である。

硝子繊維束４は硝子繊維1000当りの重量が50〜
100gr（120〜80本程度）のものを使用する。

硝子繊維束1000m当りの重量は50grを超えるよ
うな比較的太い繊維束を使用した場合は、FRP
の表面に凹凸が発生して、平滑な表面を得ること
ができず、又硝子繊維束の1000m当りの重量が
10gr未満のような細い繊維束を使用した場合は、
繊維束中の微少の気泡の脱泡が困難となる。硝子
繊維束４の断面積は硝子繊維束３の断面積の３〜
10％程度である。

又硝子繊維束の切断長さは25〜100mm望ましく
は40〜60mm、硝子繊維束の供給量は１m²当り600
〜250gr望ましくは550〜450grとするのが適当で
あり、第２層の厚みは（嵩密度を同一とした場
合）第１層の厚みの10〜60％程度である。

第２層は断面積の小さい、切断された硝子繊維
束で構成されており、該硝子繊維束は無方向に
（マクロ的に）均一に分布されている。このため
第２層はFRPの表面を平滑ならしめると共に、
硝子繊維の含有量の少ない領域がFRPに形成さ
れるのを防止し、又未硬化FRPにロール掛けを
する際長尺の硝子繊維束がロールに巻付くのを防
止する効果を有する。

第１層、第２層は別々に製造し、これを重ね合
わせて結合剤を附与し、加熱して結合剤を硬化乃
至軟化せしめて両層を結合することもできるが、
移動するコンベヤ上に一方の層を形成せしめ、こ
の上に別の層を形成せしめ、次いで加熱挾圧する
ことにより各層内の硝子繊維束同志及び層同志の
結合を一工程で行なうのが実際的である。

本考案FRP用補強硝子繊維体は上述の構成に
伴ない次のような優れた特性を有する。

(1) 長尺の偏平な断面を有する断面積の大きい第
１層が主体をなしているためFRPのGCを極め
て大きくすることができ、又クロスを使用した
場合のようにバイヤス方向の強度が低下するこ
ともなく、樹脂の含浸性が良好で気泡の除去も
容易であり、強度の大きいFRPをうることが
できる。

(2) 第１層に第２層が重ねられ、第２層は短かく
且つ断面積の小さい硝子繊維束で構成されてい
るので、平滑は表面を有し、均質なFRPをう
ることができ、又ロール掛けに際して硝子繊維
束が巻付くこともなく、脱泡も容易である。

(3) ロービングクロスを使用したFRPにゲルコ
ートを施こすと、ゲルコート面にロービングク
ロスの織目模様が浮出す欠点があるが、本考案
のFRP用補強硝子繊維体を使用した場合完全
に平滑な表面をうることができる。

なお本考案のFRP用補強繊維体に標識用とし
て若干の着色繊維束を混入することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案FRP用補強繊維体の第２層の
１部を取去つた平面図、第２図は長尺硝子繊維束
の拡大断面図である。 図中、１は第１層、２は第２層、３は長尺硝子
繊維束、４は短かい硝子繊維束である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 偏平な断面を有し、且つ1000m当りの重量が
   550〜150grである長尺硝子繊維束３を無方向に彎
   曲堆積した第１層１と短かく切断された硝子繊維
   束３より断面積が小さく且つ1000m当りの重量が
   50〜10grである硝子繊維束４を無方向に堆積した
   第２層２とを密着せしめてなり、且つ第２層は第
   １層より薄く形成せしめたことを特徴とする
   FRP用補強硝子繊維体。