特許 7583548 長繊維補強発泡成形体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】長繊維補強発泡成形体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/68 20060101AFI20241107BHJP

   B29C 70/52 20060101ALI20241107BHJP

   B29K 105/04 20060101ALN20241107BHJP

   B29K 105/06 20060101ALN20241107BHJP

【ＦＩ】

B29C70/68

B29C70/52

B29K105:04

B29K105:06

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020130297

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026706

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-04-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】山本 琢真

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０５２８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１３９９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１１６１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１９０３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２０５１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９６４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０３９１０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／６８

Ｂ２９Ｃ ７０／５２

Ｂ２９Ｋ １０５／０４

Ｂ２９Ｋ １０５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の長繊維補強材が一方向に引き揃えられて形成された繊維束を一方向に連続的に進行させつつ、前記進行する繊維束に発泡性樹脂組成物を供給する工程と、前記供給した発泡性樹脂組成物を前記繊維束に含浸させて樹脂含浸繊維束を得る工程と、前記樹脂含浸繊維束に対して、少なくとも上下を挟むように多孔質シートを配置する工程と、前記樹脂含浸繊維束を前記多孔質シートと共に成形用通路内を通過させ、前記発泡性樹脂組成物を発泡及び硬化させる工程とを備える、長繊維補強発泡成形体の製造方法であって、
前記多孔質シートとして、ＪＩＳ Ｐ ８１１７（２００９）に規定されるガーレー試験機法による透気度が、１．４～２５．０秒である多孔質シートを使用する、長繊維補強発泡成形体の製造方法。

【請求項2】

前記発泡性樹脂組成物が、少なくともポリオール化合物とポリイソシアネート化合物と発泡剤を含む、請求項１に記載の長繊維補強発泡成形体の製造方法。

【請求項3】

前記多孔質シートの厚みが２０～８６μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の長繊維補強発泡成形体の製造方法。

【請求項4】

前記多孔質シートは、中性紙又はクラフト紙である、請求項１～３のいずれか一項に記載の長繊維補強発泡成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、長繊維補強発泡成形体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一方向に引き揃えられた多数の長繊維を含有する長繊維補強発泡成形体は、軽量でありながら機械的強度に優れており、木材に代わる構造材として建材等に広く使用されている。
長繊維補強発泡成形体は、主に、一方向に引揃えられた多数の長繊維の束（ガラスロービングの束等）に、発泡性樹脂組成物（発泡硬化性ポリウレタン樹脂組成物等）を含浸させ、これを成形用通路内（金型内）に通し、発泡性樹脂組成物を発泡させるとともに硬化させることにより製造される（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３６７０７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

長繊維補強発泡成形体は、発泡により生じる製品表面の穴によって、外観を損なわれる場合がある。そのため、穴の発生を可能な限り抑制することが求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、表面の穴の発生を抑制可能な長繊維補強発泡成形体の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］複数の長繊維補強材が一方向に引き揃えられて形成された繊維束を一方向に連続的に進行させつつ、前記進行する繊維束に発泡性樹脂組成物を供給する工程と、前記供給した発泡性樹脂組成物を前記繊維束に含浸させて樹脂含浸繊維束を得る工程と、前記樹脂含浸繊維束の表面に多孔質シートを配置する工程と、前記樹脂含浸繊維束を前記多孔質シートと共に成形用通路内を通過させ、前記発泡性樹脂組成物を発泡及び硬化させる工程とを備える、長繊維補強発泡成形体の製造方法。
［２］前記発泡性樹脂組成物が、少なくともポリオール化合物とポリイソシアネート化合物と発泡剤を含む、［１］に記載の長繊維補強発泡成形体の製造方法。
［３］前記多孔質シートは、ＪＩＳ Ｐ ８１１７（２００９）に規定されるガーレー試験機法による透気度が、１．４～２５．０秒である、［１］または［２］に記載の長繊維補強発泡成形体の製造方法。
［４］前記多孔質シートの厚みが２０～８６μｍであることを特徴とする［１］～［３］のいずれか一項に記載の長繊維補強発泡成形体の製造方法。

【発明の効果】

【0006】

本発明の長繊維補強発泡成形体の製造方法によれば、製品表面の穴の発生を抑制し、外観の優れた長繊維補強発泡成形体の製品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の長繊維補強発泡成形体の製造方法を実施するための製造システムの一例である。

【図2】成形用通路内における樹脂含浸繊維束の状態を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の製造方法に使用する繊維束は、複数の長繊維補強材が一方向に引き揃えられて形成されものである。繊維束を構成するための長繊維補強材は、特に限定されないが、例えばロービングやヤーンのようにストランドをバインダーで軽く付着させて紐状としたものが好適に用いられる。中でも、発泡性樹脂組成物の含浸が容易であり、成形が容易であり、かつ成形体の機械的物性に優れているため、ロービングが好ましく用いられる。

【0009】

上記ストランドを構成するフィラメントは、モノフィラメントであってもよく、フィブリル（髭状に繊維が突き出たもの）化繊維であってもよい。
長繊維補強材の材質についても特に限定されず、ガラス繊維、炭素繊維等の無機長繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の有機長繊維が挙げられる。特に、ガラス長繊維が好適である。
これらの長繊維を構成するモノフィラメントの太さは、一般に直径で１０～２０μｍのものが好適に使用される。

【0010】

本発明の製造方法に使用する発泡性樹脂組成物には硬化前は液状である熱硬化性樹脂を用いる。
熱硬化性樹脂としては、反応前に液状である熱硬化性樹脂が用いられ、熱硬化性樹脂と硬化剤と発泡剤とを含む発泡性樹脂組成物を硬化・発泡させることにより発泡樹脂が構成される。上記熱硬化性樹脂としては、ウレタン系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。

【0011】

本発明の製造方法に使用する発泡性樹脂組成物は、硬化性樹脂がウレタン系樹脂である発泡硬化性ポリウレタン樹脂組成物であることが好ましい。
発泡性樹脂組成物が発泡硬化性ポリウレタン樹脂組成物である場合、発泡性樹脂組成物は、少なくともポリオール化合物とポリイソシアネート化合物と発泡剤を含む。また、さらに整泡剤および触媒を含むことが好ましい。
ポリオールとしては、官能基数が３～４のポリオールが好適に使用できる。ポリイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）又は変成ＭＤＩ等のポリイソシアネートとを使用できる。発泡剤としては、水やフロンガスなどを使用できる。

【0012】

本発明の製造方法に使用する多孔質シートとしては、紙、プラスチックフィルター、多孔質金属シートが挙げられる。
中でも製品を加工処理する際、製品から取り除きやすいという点で紙が好ましい。
紙としては、中性紙、クラフト紙等を使用できる。中でも透気度が高く、空気を通しやすいという点で、中性紙が好ましい。

【0013】

多孔質シートのＪＩＳ Ｐ ８１１７（２００９）に規定されるガーレー試験機法による透気度は、１．４～２５．０秒であることが好ましい。
多孔質シートの透気度が好ましい上限値以下であると、透気性が高いことにより、表面の穴の発生を抑制する効果が高い。
多孔質シートの透気度が好ましい下限値以上であることにより、シートとしての強度を保ちやすい。

【0014】

多孔質シートの厚みは、２０～８６μｍであることが好ましい。
多孔質シートの厚みが好ましい上限値以下であることにより、透気性が高くなりやすく、表面の穴の発生を抑制する効果が高い。
多孔質シートの厚みが好ましい下限値以上であることにより、シートとしての強度を保ちやすい。

【0015】

以下、本発明の一実施形態に係る製造方法について説明する。図１は、本実施形態の製造方法を実施するための製造システムの一例である。
図１の製造システムは、ポリオール液タンク１１、硬化剤液タンク１２、供給装置１５、含浸機１６、一対の多孔質シート供給ロール１８、成形用通路１９とを備えている。

【0016】

また、ポリオール液タンク１１に貯留されたポリオール液１を供給装置１５に供給するためのポリオール液ポンプ２１、硬化剤液タンク１２に貯留された硬化剤液２を供給装置１５に供給するための硬化剤液ポンプ２２を備えている。
また、複数の長繊維補強材が一方向に引き揃えられて形成された繊維束６が、図示を省略する搬送手段により、一方向（図示右方向）に連続的に進行するようになっている。

【0017】

含浸機１６は、例えば含浸板１６ａと複数の揉み板１６ｂで構成されたものを使用できる。含浸板１６ａに代えて、無端ベルトを使用してもよい。含浸板１６ａ又は無端ベルトの温度を所定の温度に調整する温度調節機を備えることも好ましい。

【0018】

成形用通路１９は、例えば、図２に示すように、４つの金属ベルト１９ａの表面で４面を囲むことにより形成された通路を使用できる。
金属ベルト１９ａは、成形用通路１９内を通過する樹脂含浸繊維束７を熱硬化させると共に、発泡させるために加熱されている。

【0019】

図１の製造システムによる長繊維補強発泡成形体の製造は、例えば以下のようにして行うことができる。
まず、ポリオール液１をポリオール液ポンプ２１により、硬化剤液２を硬化剤液ポンプ２２により、各々供給装置１５に供給する。これら、ポリオール液１と硬化剤液２を供給装置１５内で混合して発泡性樹脂組成物５とし、供給装置１５から、進行中の繊維束６に対して、供給する（繊維束に発泡性樹脂組成物を供給する工程）。例えば、散布装置を用いて、発泡性樹脂組成物５を繊維束６に対して散布してもよい。

【0020】

次いで発泡性樹脂組成物５が供給された繊維束６を、含浸機１６により処理する。図１に示した含浸機１６では、含浸板１６ａ上で揉み板１６ｂにより揉まれることにより、発泡性樹脂組成物５が繊維束６に含浸され、樹脂含浸繊維束７となる（樹脂含浸繊維束を得る工程）。
次いで、一対の多孔質シート供給ロール１８から、樹脂含浸繊維束７に対して、その上下を挟むように多孔質シート８を供給し、樹脂含浸繊維束７の表面に配置する（多孔質シートを配置する工程）。

【0021】

その後、樹脂含浸繊維束７を、その上下に供給された多孔質シート８と共に成形用通路１９内を通過させる。樹脂含浸繊維束７は、成形用通路１９内を通過する間に、含浸した発泡性樹脂組成物５が発泡及び硬化することによって、長繊維補強発泡成形体となる（発泡及び硬化させる工程）。得られた長繊維補強発泡成形体は、適宜の長さに切断して使用することができる。

【0022】

本発明の長繊維補強発泡成形体の製造方法によれば、製品表面の穴の発生を抑制することができる。その理由は、以下のように考えられる。
すなわち、従来樹脂含浸繊維束７に含浸した発泡性樹脂組成物５が成形用通路１９内で発泡膨張する際、発泡性樹脂組成物５が成形用通路１９の壁（金属ベルト１９ａ）に密着した部分で生じた気泡は逃げ道がないため、長繊維補強発泡成形体９の表面に穴として残っていた。

【0023】

これに対して、本発明の長繊維補強発泡成形体の製造方法によれば、樹脂含浸繊維束７の表面に配置された多孔質シート８は、樹脂含浸繊維束７の表面に張り付いた状態で、樹脂含浸繊維束７と共に成形用通路１９内に入る。そのため、図２に示すように、樹脂含浸繊維束７と成形用通路１９の壁（金属ベルト１９ａ）との間に多孔質シート８が介在することとなり、発泡性樹脂組成物５が成形用通路１９の壁（金属ベルト１９ａ）に直接密着することを防ぐことができる。また、多孔質シート８と成形用通路１９の壁（金属ベルト１９ａ）との間にも隙間が生じる。

【0024】

その結果、樹脂含浸繊維束７の発泡性樹脂組成物５が成形用通路１９内で発泡膨張する際、発泡性樹脂組成物５が多孔質シート８に接する部分で生じた気泡は多孔質シート８を通過し、さらに、多孔質シート８と成形用通路１９の壁（金属ベルト１９ａ）との間の隙間を通過し、外部に抜けることができる。したがって、生じた気泡が、長繊維補強発泡成形体９の表面に穴として残ることを抑制でき、穴あきを減少させることができると考えられる。

【実施例】

【0025】

［測定方法］
各例で得られた長繊維補強発泡成形体９の穴あき面積は、生産ライン上の外観検査機で測定した。測定方法は製品に赤外線を照射し、影ができた部分の面積をカメラで読み取り、画像処理を行い、穴あき面積を算出した。
実施例で用いた多孔質シート８の透気度は、ＪＩＳ Ｐ ８１１７（２００９）に規定されるガーレー試験機法により測定した。
実施例で用いた多孔質シート８の厚みは、ＪＩＳ Ｐ ８１１８（２０１４）に規定される紙及び板紙‐厚さ，密度及び比容積の試験方法に基づき測定された販売メーカーの試験成績書の値を参考にした。

【0026】

［比較例１］
繊維束６として、ガラス長繊維を用いた。
図１の製造システムを用い、ポリオール液１としてプロピレンオキサイド付加ポリエーテルポリオールの１００質量部と、硬化剤液２としてジフェニルメタンジイソシアネートの１５０質量部とを供給装置１５に供給し、発泡性樹脂組成物５とした。
この発泡性樹脂組成物５を繊維束６の１００質量部に対して１００質量部供給してから含浸機１６で処理し、樹脂含浸繊維束７を得た。
この樹脂含浸繊維束７を、多孔質シート８を用いることなく、そのまま、成形用通路１９に導入し、通過させた。得られた長繊維補強発泡成形体９の穴あき面積を表１に示す。

【0027】

［実施例１］
比較例１と同様にして、樹脂含浸繊維束７を得た。この樹脂含浸繊維束７の表面に、上下から多孔質シート８としてクラフト紙（透気度２５秒、厚み８６μｍ、幅２８０ｃｍ）を供給して配置してから成形用通路１９に導入した他は、比較例１と同様にして、成形用通路１９を通過させた。得られた長繊維補強発泡成形体９の穴あき面積と、比較例１に対する穴あき面積の減少率（穴あき減少率）を表１に示す。

【0028】

［実施例２］
比較例１と同様にして、樹脂含浸繊維束７を得た。この樹脂含浸繊維束７の表面に、上下から多孔質シート８として中性紙（透気度２秒、厚み７０μｍ、幅２８０ｃｍ）を供給して配置してから成形用通路１９に導入した他は、比較例１と同様にして、成形用通路１９を通過させた。得られた長繊維補強発泡成形体９の穴あき面積と、比較例１に対する穴あき面積の減少率（穴あき減少率）を表１に示す。

【0029】

【表1】

【0030】

表１に示すように、多孔質シート８を樹脂含浸繊維束７の表面に配置することにより、穴あき面積が減少した。特に、透気度の値が小さい多孔質シート８を用いた実施例２で、その効果が大きかった。

【産業上の利用可能性】

【0031】

本発明の長繊維補強発泡成形体の製造方法により得られる長繊維補強発泡成形体は、外観に優れるため、建築物、車両船舶、鉄道施設、水処理施設等の用途に広く使用できる。

【符号の説明】

【0032】

１ ポリオール液
２ 硬化剤液
５ 発泡性樹脂組成物
６ 繊維束
７ 樹脂含浸繊維束
８ 多孔質シート
９ 長繊維補強発泡成形体
１１ ポリオール液タンク
１２ 硬化剤液タンク
１５ 供給装置
１６ 含浸機
１８ 多孔質シート供給ロール
１９ 成形用通路

【図1】

【図2】