特許 7590362 繊維強化樹脂発泡体の製造方法

(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】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】繊維強化樹脂発泡体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/50 20060101AFI20241119BHJP

   B29C 48/154 20190101ALI20241119BHJP

   B29C 48/34 20190101ALI20241119BHJP

   B29C 48/88 20190101ALI20241119BHJP

   B29C 70/20 20060101ALI20241119BHJP

   B29C 44/00 20060101ALI20241119BHJP

   B29C 44/36 20060101ALI20241119BHJP

   C08J 9/04 20060101ALI20241119BHJP

   C08J 5/04 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

B29C70/50

B29C48/154

B29C48/34

B29C48/88

B29C70/20

B29C44/00 E

B29C44/36

C08J9/04 103

C08J9/04 CEZ

C08J5/04 CER

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022008014

(22)【出願日】2022-01-21

(65)【公開番号】P2023106964

(43)【公開日】2023-08-02

【審査請求日】2024-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000010065

【氏名又は名称】フクビ化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100133916

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 興

(72)【発明者】

【氏名】兼岩 秀和

(72)【発明者】

【氏名】金森 尚哲

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 敬洋

(72)【発明者】

【氏名】畠山 広大

【審査官】田村 佳孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８ー１２６９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４３０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－００８０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５１６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－１４４４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５０－０５４６６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／５０

Ｂ２９Ｃ ４８／１５４

Ｂ２９Ｃ ４８／３４

Ｂ２９Ｃ ４８／８８

Ｂ２９Ｃ ７０／２０

Ｂ２９Ｃ ４４／００

Ｂ２９Ｃ ４４／３６

Ｃ０８Ｊ ９／０４

Ｃ０８Ｊ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発泡樹脂と強化繊維とを含む繊維強化樹脂発泡体を、押出機および当該押出機と連通する金型を用いて製造する方法であって、
強化繊維を前記金型の内部を通過するように所定の第１方向に沿って送り出す送り工程と、
マトリックス樹脂と発泡剤とを前記押出機に投入して当該押出機内で前記マトリックス樹脂と前記発泡剤とを混錬する混錬工程と、
前記押出機によって、前記発泡剤が混入された前記マトリックス樹脂を前記金型に圧送するとともに、当該金型に導入された前記マトリックス樹脂を前記金型の外部に押し出しつつ前記発泡剤を発泡させて前記マトリックス樹脂を膨張させる押出工程とを含み、
前記第１方向と直交する方向を第２方向としたとき、前記押出工程では、前記強化繊維からそれぞれ前記第２方向の両側に離間した位置において前記マトリックス樹脂を前記金型から押し出し、前記強化繊維の前記第２方向の両側で前記マトリックス樹脂を膨張させる、ことを特徴とする繊維強化樹脂発泡体の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の繊維強化樹脂発泡体の製造方法において、
前記第１方向および前記第２方向と直交する方向を第３方向としたとき、前記押出工程では、前記マトリックス樹脂を前記第３方向について互いに離間する複数の位置において前記金型から押し出す、ことを特徴とする繊維強化樹脂発泡体の製造方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の繊維強化樹脂発泡体の製造方法において、
前記強化繊維の束である棒状の強化繊維束を複数準備する準備工程をさらに含み、
前記第１方向および前記第２方向と直交する方向を第３方向としたとき、前記送り工程では、複数の前記強化繊維束が前記第３方向について互いに離間した状態で前記金型を通過するように当該強化繊維束を送り出す、ことを特徴とする繊維強化樹脂発泡体の製造方法。

【請求項4】

請求項３に記載の繊維強化樹脂発泡体の製造方法において、
前記送り工程では、複数の前記強化繊維束が前記第２方向について互いに離間した状態で前記金型を通過するように当該強化繊維束を送り出し、
前記押出工程では、前記第２方向について隣接する前記強化繊維束の間の位置において前記マトリックス樹脂を前記金型から押し出す、ことを特徴とする繊維強化樹脂発泡体の製造方法。

【請求項5】

請求項１または２に記載の繊維強化樹脂発泡体の製造方法において、
前記強化繊維がシート状に集合した強化繊維シートを準備する準備工程をさらに含み、
前記送り工程では、前記強化繊維シートをその厚さ方向が前記第２方向と一致する姿勢で前記金型を通過するように送り出す、ことを特徴とする、繊維強化樹脂発泡体の製造方法。

【請求項6】

請求項５に記載の繊維強化樹脂発泡体の製造方法において、
前記準備工程では、前記強化繊維シートを複数準備し、
前記送り工程では、複数の前記強化繊維シートが前記第２方向について互いに離間した状態で前記金型を通過するように当該強化繊維シートを送り出し、
前記押出工程では、隣接する前記強化繊維シートの間の位置において前記マトリックス樹脂を前記金型から押し出す、ことを特徴とする繊維強化樹脂発泡体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発泡樹脂と強化繊維とを含む繊維強化樹脂発泡体を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１に示される繊維強化樹脂発泡体が公知である。この繊維強化樹脂発泡体は、熱可塑性樹脂発泡体からなる芯材層と、芯材層の外周面を覆うように当該芯材層の表面に融着された繊維強化熱可塑性樹脂からなる表皮層とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平８－３００５３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載の繊維強化樹脂発泡体では、表皮層（成形品の外周面）に強化繊維が配置されている。そのため、芯材層を強化繊維に十分に密着できず強化繊維による補強効果が不十分になるおそれ、あるいは、芯材層の発泡が強化繊維によって阻害されて芯材層の空隙率が小さくなり断熱性能が不十分になるおそれがある。このように、上記特許文献１では、断熱性能と機械的強度とを両立する点において改善の余地があった。

【0005】

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、断熱性能および機械的強度の双方を高めることが可能な繊維強化樹脂発泡体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、発泡樹脂と強化繊維とを含む繊維強化樹脂発泡体を、押出機および当該押出機と連通する金型を用いて製造する方法であって、強化繊維を前記金型の内部を通過するように所定の第１方向に沿って送り出す送り工程と、マトリックス樹脂と発泡剤とを前記押出機に投入して当該押出機内で前記マトリックス樹脂と前記発泡剤とを混錬する混錬工程と、前記押出機によって、前記発泡剤が混入された前記マトリックス樹脂を前記金型に圧送するとともに、当該金型に導入された前記マトリックス樹脂を前記金型の外部に押し出しつつ前記発泡剤を発泡させて前記マトリックス樹脂を膨張させる押出工程とを含み、前記第１方向と直交する方向を第２方向としたとき、前記押出工程では、前記強化繊維からそれぞれ前記第２方向の両側に離間した位置において前記マトリックス樹脂を前記金型から押し出し、前記強化繊維の前記第２方向の両側で前記マトリックス樹脂を膨張させる（請求項１）。

【0007】

本発明では、マトリックス樹脂に発泡剤が混入されて、マトリックス樹脂が金型から押し出されるときに発泡剤の発泡によってマトリックス樹脂が膨張する。具体的には、発泡剤が混入されたマトリックス樹脂が押出機によって金型に圧送された後に外部に押し出されることで、マトリックス樹脂にかかる圧力は低下する。この圧力低下により、マトリックス樹脂に含まれる発泡剤が発泡して気泡が生成される、あるいは、金型内部で既に生成された気泡が成長して、当該気泡に押されてマトリックス樹脂は膨張する。そして、本発明では、金型の内部を通過する強化繊維の第２方向の両側においてマトリックス樹脂が金型から押し出されて強化繊維の第２方向の両側においてマトリックス樹脂が膨張する。これより、本発明によれば、強化繊維を覆うようにマトリックス樹脂を膨張させることができ、マトリックス樹脂と強化繊維とを確実に密着させることができる。しかも、発泡剤を含有するマトリックス樹脂が強化繊維から離間した位置において金型から押し出されるので、強化繊維によってマトリックス樹脂の膨張が阻害されるのを抑制でき、マトリックス樹脂を高倍率で膨張させることができる。従って、機械的強度が高く、且つ、空隙率が高いつまり断熱性能が高い繊維強化樹脂発泡体を製造できる。

【0008】

前記構成において、好ましくは、前記第１方向および前記第２方向と直交する方向を第３方向としたとき、前記押出工程では、前記マトリックス樹脂を前記第３方向について互いに離間する複数の位置において前記金型から押し出す（請求項２）。

【0009】

この構成では、第３方向について金型の互いに異なる位置から押し出された各マトリックス樹脂を互いの隙間を埋めるようにそれぞれ膨張させることができる。これより、マトリックス樹脂を十分な倍率で膨張させて繊維強化樹脂発泡体の空隙率を高めることができる。

【0010】

前記構成において、好ましくは、前記強化繊維の束である棒状の強化繊維束を複数準備する準備工程をさらに含み、前記第１方向および前記第２方向と直交する方向を第３方向としたとき、前記送り工程では、複数の前記強化繊維束が前記第３方向について互いに離間した状態で前記金型を通過するように当該強化繊維束を送り出す（請求項３）。

【0011】

この構成では、開繊前の強化繊維束を用いて容易に機械的強度および断熱性能の高い繊維強化樹脂発泡体を製造できる。また、強化繊維束どうしの間の隙間を埋めるようにマトリック樹脂を膨張させることができ、空隙率が確実に高められた、つまり、断熱性能が確実に高められた繊維強化樹脂発泡体を製造できる。

【0012】

前記構成において、好ましくは、前記送り工程では、複数の前記強化繊維束が前記第２方向について互いに離間した状態で前記金型を通過するように当該強化繊維束を送り出し、前記押出工程では、前記第２方向について隣接する前記強化繊維束の間の位置において前記マトリックス樹脂を前記金型から押し出す（請求項４）。

【0013】

この構成によれば第２方向についても強化繊維束同士の間の隙間を埋めるようにマトリックス樹脂を膨張させることができる。従って、内部に十分な量の強化繊維が配置され且つ空隙率の高い繊維強化樹脂発泡体を連続的に製造できる。

【0014】

前記構成において、好ましくは、前記強化繊維がシート状に集合した強化繊維シートを準備する準備工程をさらに含み、前記送り工程では、前記強化繊維シートをその厚さ方向が前記第２方向と一致する姿勢で前記金型を通過するように送り出す（請求項５）。

【0015】

この構成によれば、シート状の強化繊維がマトリックス樹脂に含有された繊維強化樹脂発泡体を連続的に製造できる。

【0016】

前記構成において、好ましくは、前記準備工程では、前記強化繊維シートを複数準備し、前記送り工程では、複数の前記強化繊維シートが前記第２方向について互いに離間した状態で前記金型を通過するように当該強化繊維シートを送り出し、前記押出工程では、隣接する前記強化繊維シートの間の位置において前記マトリックス樹脂を前記金型から押し出す（請求項６）。

【0017】

この構成によれば、複数のシート状の強化繊維がマトリックス樹脂に含有されて機械的強度が高められた繊維強化樹脂発泡体を連続的に製造できる。また、強化繊維シート同士の間の隙間を埋めるようにマトリックス樹脂を膨張させることができるので、繊維強化樹脂発泡体の空隙率も高めることができる。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように、本発明の製造方法によれば、断熱性能および機械的強度の双方が高められた繊維強化樹脂発泡体を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の第１実施形態に係る複合成形品（繊維強化樹脂発泡体）を製造する装置を一部断面で示した概略側面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る複合成形品を製造する装置を一部断面で示した概略平面図である。

【図3】図１に示す金型を搬送方向の下流側から見た概略側面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係る製造方法の概略手順を示すフローチャートである。

【図6】図１に示す金型から発泡剤入りマトリックス樹脂が押し出される様子を示した図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係る複合成形品の断面構造を示す図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る複合成形品の製造方法を説明するための図であって、（ａ）は金型を搬送方向の下流側から見た概略側面図であり、（ｂ）は複合成形品の断面構造を示す図である。

【図9】本発明の第３実施形態に係る複合成形品の製造方法を説明するための図であって、（ａ）は金型を搬送方向の下流側から見た概略側面図であり、（ｂ）は複合成形品の断面構造を示す図である。

【図10】本発明の第４実施形態に係る複合成形品の製造方法を説明するための図であって、（ａ）は金型を搬送方向の下流側から見た概略側面図であり、（ｂ）は複合成形品の断面構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は、本発明の第１実施形態に係る複合成形品（繊維強化樹脂発泡体）の製造方法に用いられる装置つまり複合成形品を製造するための装置の概略側面図である。図２は、複合成形品を製造するための装置の概略平面図である。以下では、この装置を単に製造装置という。第１実施形態において製造される複合成形品１０は、後述する図７に示すように、発泡樹脂からなる基材１１と当該基材１１内に配置された強化繊維１２とを含む複合成形品１０である。第１実施形態では、複合成形品１０は、強化繊維１２として、強化繊維の束である棒状の強化繊維束１を４本含む。

【0021】

図１および図２に示すように、製造装置１００は、押出機２０と、押出機２０と連通する金型３０と、冷却機４０と、引取機５０と、切断機６０とを有する。

【0022】

第１実施形態では、強化繊維１２（強化繊維束１）は略水平に搬送される（送り出される）ようになっており、以下では、水平面に沿う強化繊維１２の搬送方向であって図２および図３における左右方向を単に搬送方向という。また、搬送方向および上下方向に直交する方向であって図２の紙面と直交する方向を幅方向という。ここで、上記の搬送方向は請求項の「第１方向」であり、第１実施形態では、上下方向が請求項の「第２方向」に相当し、幅方向が「第３方向」に相当する。

【0023】

（製造装置の構成）
押出機２０は、内側に流体を収容可能な収容室２２が形成されたシリンダ２１と、収容室２２に収容されたスクリュー２６とを有する。スクリュー２６は、シリンダ２１の中心軸に沿って延びる軸体２７と、軸体２７の外周面に螺旋状に配置されたスクリュー羽根２８とを有する。スクリュー２６は、駆動装置２９によって軸体２７がその中心軸回りに回転駆動されることで、収容室２２内の流体を軸体２７の中心軸に沿って圧送する。以下では、適宜、スクリュー２６の軸体２７の中心軸およびシリンダ２１の中心軸に沿う方向をシリンダ軸方向といい、スクリュー２６による流体の搬送方向の下流側を先端側、反対側を基端側という。

【0024】

シリンダ２１は、マトリックス樹脂２が投入される第１投入部２４と、発泡剤３が投入される第２投入部２５とを有する。シリンダ軸方向について第１投入部２４は第２投入部２５よりも基端側に位置している。シリンダ２１の先端（シリンダ軸方向についての先端側の端部）には、収容室２２と連通してシリンダ２１の外部に開口する導入部２３が設けられている。

【0025】

図３は、金型３０を、搬送方向の下流側から見た概略側面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。

【0026】

金型３０は、略直方体の外形を有する。金型３０には、これを搬送方向に貫通する貫通部３６が形成されている。第１実施形態では、４つの貫通部３６が幅方向に互いに離間した状態で並設されている。各貫通部３６は互いに同一の構成を有している。具体的に、各貫通部３６は、搬送方向に延びる略円柱状を有している。後述するように、これら貫通部３６にはそれぞれ１つの強化繊維束１が挿通される。これより、各貫通部３６の孔径は強化繊維束１の外径以上の寸法に設定されている。

【0027】

金型３０には、シリンダ２１の導入部２３と連通し、且つ、金型３０の搬送方向の下流側の面（以下、適宜、開口面３０ａという）に開口するキャビティ３０ｃが形成されている。キャビティ３０ｃは、開口面３０ａのうち各貫通部３６の開口端３６ａからそれぞれ上下方向の両側に離間した部分に開口している。

【0028】

具体的に、キャビティ３０ｃは、入口部３１と、入口部３１から上下に分岐して幅方向に延びる２本の主通路３２と、各主通路３２の幅方向の互いに異なる位置から搬送方向の下流側にそれぞれ延びて開口面３０ａに開口する複数の枝通路３４とを有する。各主通路３２からはそれぞれ５つの枝通路３４が延びている。入口部３１は、金型３０の幅方向の一側面に開口しており、この開口部分を介してシリンダ２１の導入部２３と連通している。上側の主通路３２は４つの貫通部３６の上方を通っており、下側の主通路３２は４つの貫通部３６の下方を通っている。

【0029】

１０個の枝通路３４は、互いに同じ構成を有している。これら枝通路３４は搬送方向に延びる略円柱状を有している。同じ主通路３２から延びる５つの枝通路３４は、幅方向に互いに平行に並んでおり、幅方向について互いに隙間を空けた状態で開口面３０ａに開口している。上側の主通路３２から延びる５つの枝通路３４は、各貫通部３６の開口端３６ａから上方に離間した位置において開口面３０ａに開口しており、下側の主通路３２から延びる５つの枝通路３４は、各貫通部３６の開口端３６ａから下方に離間した位置において開口面３０ａに開口している。上側の枝通路３４の開口端３４ａと貫通部３６の開口端３６ａの上下方向の離間距離と、下側の枝通路３４の開口端３４ａと貫通部３６の開口端３６ａの上下方向の離間距離とは同じに設定されており、貫通部３６は、上側の枝通路３４と下側の枝通路３４の上下方向の略中央に位置している。また、幅方向の両側の枝通路３４の開口端３４ａは、幅方向の両側の貫通部３６の開口端３６ａよりも、幅方向の両外側に位置している。各枝通路３４の開口端３４ａの径は貫通部３６の開口端３６ａの径よりも大きく、各枝通路３４の開口面積は貫通部３６の開口面積よりも大きい面積に設定されている。

【0030】

後述するように、各枝通路３４の開口端３４ａからは発泡剤入りマトリックス樹脂４が押し出され、当該発泡剤入りマトリックス樹脂４が貫通部３６の開口端３６ａを通過した強化繊維束１を内包することで複合成形品１０は形成される。

【0031】

冷却機４０は、金型３０の搬送方向の下流側に設けられている。冷却機４０は、金型３０から送り出された複合成形品１０を冷却しつつ成形する。冷却機４０には、これを搬送方向に貫通するキャビティ（以下、適宜、成形用キャビティ４１という）が形成されている。成形用キャビティ４１は、複合成形品１０（完成品）の断面とほぼ同じ断面を有する。冷却機４０は、成形用キャビティ４１を複合成形品１０が通過することでこれを冷却するとともに成形する。

【0032】

引取機５０は、冷却機４０の搬送方向の下流側に設けられている。引取機５０は、複数対のローラ５１と、上下方向に対応配置され且つローラ５１に掛け回された一対の無端ベルト５２とを有する。引取機５０は、冷却機４０から送り出された成形後の複合成形品１０が無端ベルト５２によって上下から挟み込まれた状態でローラ５１が回転することにより複合成形品１０を搬送方向の下流側に送り出す。ここで、後述するように、複合成形品１０には強化繊維束１が含まれており、引取機５０は、複合成形品１０を送り出すことで同時に強化繊維束１を搬送方向の下流側に送り出す。

【0033】

切断機６０は、引取機５０の搬送方向の下流側に配置されている。切断機６０は、引取機５０から送出された複合成形品１０を受け入れる搬送部６２と、搬送部６２の上に配置されたカッター６１とを有する。切断機６０は、搬送部６２上の複合成形品１０をカッター６１によって切断する。

【0034】

（複合成形品の製造方法）
図５は、製造装置１００を用いた複合成形品１０（繊維強化樹脂発泡体）の製造方法の概略手順を示すフローチャートである。複合成形品１０の製造方法は、準備工程Ｓ１、送り工程Ｓ２、混錬工程Ｓ３、押出工程Ｓ４、冷却・成形工程Ｓ５および切断工程Ｓ６を含む。

【0035】

［準備工程］
準備工程Ｓ１では、複合成形品１０に含有させる強化繊維１２を準備する。第１実施形態では、準備工程Ｓ１にて４本の強化繊維束１を準備する。具体的に、強化繊維束１が巻き付けられた４つの強化繊維束ロール１Ｒを準備する。

【0036】

［送り工程］
送り工程Ｓ２では、強化繊維束１を搬送方向の下流側に送り出す。第１実施形態では、４本の強化繊維束１を、幅方向について互いに離間した状態で、且つ、それぞれが金型３０の各貫通部３６を通過する状態で送り出す。具体的に、強化繊維束ロール１Ｒはガイドローラ５５にそれぞれ支持されている。各強化繊維束１は、ガイドローラ５５からそれぞれ引き出されて、各貫通部３６を通って引取機５０の無端ベルト５２間に導入されている。各強化繊維束１は、引取機５０が強化繊維束１を含む複合成形品１０を搬送方向の下流側に送り出すことで、複合成形品１０と一体に、ガイドローラ５５から金型３０に向かう方向および金型３０から引取機５０に向かう方向に送り出される。

【0037】

［混錬工程］
混錬工程Ｓ３では、発泡剤３およびマトリックス樹脂２を押出機２０に投入して発泡剤３とマトリックス樹脂２とを押出機２０内で混錬する。

【0038】

第１実施形態では、発泡剤３とマトリックス樹脂２とがそれぞれ個別に押出機２０に投入されて、これらが押出機２０内で混錬される。具体的に、シリンダ２１の第１投入部２４から押出機２０の収容室２２内にマトリックス樹脂２が投入され、第２投入部２５から収容室２２内に発泡剤３が投入され、押出機２０のスクリュー２６の回転によって収容室２２内にてマトリックス樹脂２と発泡剤３とは混錬される。以下では、発泡剤３が混入され且つ当該発泡剤３が未発泡の状態のマトリックス樹脂２を発泡剤入りマトリックス樹脂４という。なお、押出機２０のスクリュー２６は、少なくとも複合成形品１０の製造開始から終了までの期間、連続して回転駆動される。

【0039】

第１実施形態では、マトリックス樹脂２として熱可塑性樹脂が用いられる。第１投入部２４は、マトリックス樹脂２を貯蔵するホッパー８１と連通しており、当該ホッパー８１から第１投入部２４を介して収容室２２内にマトリックス樹脂２が導入される。マトリックス樹脂２には、例えば、ポリアミド（特にＰＡ６，ＰＡ９Ｔ，ＰＡ１２）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネート、アクリル樹脂、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアミドイミド、ポリスルホン、ポリフェニルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリイミド、ポリアリレート、フッ素樹脂、液晶ポリマー、熱可塑性エポキシ樹脂のいずれかを用いることができる。あるいは、これらの熱可塑性樹脂を２種類以上混合したポリマーアロイをマトリックス樹脂２として用いてもよい。

【0040】

第１実施形態では、発泡剤３として液化二酸化炭素が用いられる。第２投入部２５は、液化二酸化炭素を貯蔵するボンベ８２に接続されており、当該ボンベ８２から第２投入部２５を介して収容室２２内に発泡剤３としての二酸化炭素が導入される。

【0041】

［押出工程］
押出工程Ｓ４では、押出機２０によって、発泡剤入りマトリックス樹脂４を金型３０に圧送するとともに、発泡剤入りマトリックス樹脂４を金型３０の外部に押し出しつつ発泡剤３を発泡させてマトリックス樹脂２を膨張させる。

【0042】

具体的に、発泡剤入りマトリックス樹脂４は、スクリュー２６の回転によって加圧されつつ導入部２３を通って金型３０の入口部３１に導入される。発泡剤入りマトリックス樹脂４は、入口部３１から各主通路３２にそれぞれ分岐した後、各枝通路３４に押し込まれ、各枝通路３４の開口端３４ａから金型３０の外部に押し出される。

【0043】

スクリュー２６の作用によって枝通路３４を含む金型３０のキャビティ３０ｃ内の圧力は高められている。そのため、金型３０から外部に押し出されると、発泡剤入りマトリックス樹脂４にかかる圧力は低下する。これより、金型３０の外部に押し出されることで、発泡剤入りマトリックス樹脂４内の発泡剤３は発泡する。第１実施形態では、上記のように発泡剤３として二酸化炭素が用いられており、この二酸化炭素が発泡する。発泡剤（二酸化炭素）３が発泡するとマトリックス樹脂２内に気泡３ａが生成され、当該気泡３ａがマトリックス樹脂２内で成長する。これにより、マトリックス樹脂２は膨張する。なお、金型３０のキャビティ３０ｃの下流側(開口面３０ａ側)の部分の圧力は上流側(スクリュー２６側)の部分の圧力よりも低いので、発泡剤入りマトリックス樹脂４にかかる圧力は金型３０の通過途中にも低下する。そのため、一部の発泡剤が金型３０の通過途中に発泡する場合はあるが、生成された気泡３ａは主として金型３０の外部で成長する。

【0044】

図６は、図４に対応する図であって発泡剤入りマトリックス樹脂４が金型３０から押し出される様子を模式的に示した図である。この図６および図２において、マトリックス樹脂２の幅寸法が金型３０の開口面３０ａから搬送方向の下流側に向かって徐々に増大するのは、マトリックス樹脂２の膨張を表している。同様に、図１において、マトリックス樹脂２の上下方向の寸法が金型３０の開口面３０ａから搬送方向の下流側に向かって徐々に増大するのは、マトリックス樹脂２の膨張を表している。

【0045】

図１および図６に示すように、金型３０から押し出されたマトリックス樹脂２は、幅方向および上下方向について隣接する枝通路３４の開口端３４ａから押し出されたマトリックス樹脂２どうしが接触して一体化するまで膨張する。

【0046】

ここで、上記のように、各枝通路３４の開口端３４ａは、貫通部３６の開口端３６ａの上方および下方において開口している。これより、上下方向について隣接する枝通路３４の開口端３４ａから押し出されたマトリックス樹脂２どうしが互いに一体化するまで膨張することで、図１に示すように、貫通部３６を通過した強化繊維束１はこれらマトリックス樹脂２の内側に取り込まれ、強化繊維束１を内包する複合成形品１０が成形される。第１実施形態では、上記のように、各貫通部３６の開口端３６ａが上下の枝通路３４の開口端３４ａの上下方向のほぼ中央に位置している。また、各貫通部３６の開口端３６ａが幅方向に略等間隔に配置されている。これより、複合成形品１０として、マトリックス樹脂２の上下方向の中央において強化繊維束１が幅方向に等間隔に並ぶ複合成形品１０が成形される。

【0047】

［冷却・成形工程］
冷却・成形工程Ｓ５では、冷却機４０によって複合成形品１０を冷却するとともに成形する。具体的に、複合成形品１０は引取機５０によって冷却機４０の成形用キャビティ４１内に送り出され、これを通過することで冷却される。冷却機４０は、膨張完了後のマトリックス樹脂２の温度がその材料（熱可塑性樹脂）の軟化温度未満に低下するまで複合成形品１０を冷却する。これによりマトリックス樹脂２は硬化する。また、成形用キャビティ４１を通過することで、複合成形品１０はその断面が成形用キャビティ４１の断面に対応した形に成形される。

【0048】

［切断工程］
切断工程Ｓ６では、切断機６０によって複合成形品１０を所定長さに切断する。具体的に、複合成形品１０は、引取機５０によって切断機６０の搬送部６２に送り出され、その搬送途中で切断機６０のカッター６１によって所定の長さに切断される。これにより、所定の長さを有する複合成形品１０が完成する。なお、切断された複合成形品１０は、搬送部６２によって搬送方向のさらに下流側に搬出される。

【0049】

図７は、成形後の複合成形品１０の断面を示した図である。図７に示すように、複合成形品１０は、断面略矩形を有し、マトリックス樹脂２からなる基材１１と、当該基材１１に内包された複数の強化繊維束１とを有する。基材１１には、発泡剤３の発泡により生じた多数の気泡（空洞）３ａが形成されている。強化繊維束１は、基材１１の内部において長手方向に連続し且つ幅方向に分散した状態で基材１１に内包されている。第１実施形態では、上記のように、４本の強化繊維１２が基材１１の上下方向の略中央において幅方向に等間隔に配置されている。

【0050】

（作用等）
以上説明したように、本発明の第１実施形態では、強化繊維束１が金型３０の内部に設けられた貫通部３６を通過するように送り出される。そして、発泡剤入りマトリックス樹脂４が金型３０に圧送され且つ貫通部３６の上下方向の両側の位置で金型３０の外部に押し出されることで、発泡剤３が発泡して金型３０の外部にてマトリックス樹脂２が膨張するように構成されている。そのため、マトリックス樹脂２を強化繊維束１を覆うように膨張させて強化繊維束１をマトリックス樹脂２に内包させることができ、マトリックス樹脂２と強化繊維束１とを十分に密着させることができる。従って、機械的強度が高められ且つ気泡３ａを含むことで断熱性能が確保された複合成形品１０（繊維強化樹脂発泡体）を連続して製造できる。

【0051】

しかも、発泡剤入りマトリックス樹脂４が押し出される枝通路３４の開口端３４ａが、貫通部３６の開口端３６ａに対して上下方向に離間した位置に設けられており、発泡剤入りマトリックス樹脂４が強化繊維束１の通過位置から上下方向に離間した位置にて金型３０から押し出されるようになっている。そのため、強化繊維束１がマトリックス樹脂２の上下方向の膨張を阻害するのを抑制でき、マトリックス樹脂２を高倍率で膨張させることができる。従って、複合成形品１０（繊維強化樹脂発泡体）の空隙率を高めることができ、断熱性能の高い繊維強化樹脂発泡体を製造することができる。

【0052】

さらに、第１実施形態では、貫通部３６の開口端３６ａの上側および下側において枝通路３４の開口端３４ａが幅方向に互いに離間しており、発泡剤入りマトリックス樹脂４が幅方向についても互いに離間した状態で金型３０から押し出される。そのため、幅方向に隣接する枝通路３４の開口端３４ａから押し出されたマトリックス樹脂２どうしを、互いの隙間を埋めるようにそれぞれ膨張させることができ、マトリックス樹脂２を幅方向についても十分な倍率で膨張させることができる。従って、複合成形品１０（繊維強化樹脂発泡体）の空隙率および断熱性能をより高めることができる。

【0053】

（第２実施形態）
次に、図８（ａ）、（ｂ）を用いて第２実施形態に係る複合成形品（強化繊維樹脂発泡体）の製造方法を説明する。図８（ａ）は、図３に対応する図であって金型２３０を搬送方向の下流側から見た概略側面図である。図８（ｂ）は複合成形品２１０の断面構造を示す図である。なお、図８（ａ）には、強化繊維束１を合わせて示している。

【0054】

第２実施形態では、第１実施形態と同様に複数の強化繊維束１をマトリックス樹脂２（基材１１）に内包させる。一方、第２実施形態では、複数の強化繊維束１が上下方向および幅方向について並ぶようにマトリックス樹脂２に内包させる。

【0055】

具体的に、第２実施形態では、図８（ａ）に示すように、金型２３０として、複数の貫通部２３６が幅方向に互いに離間した状態で列状に設けられ、且つ、当該列が上下方向の互いに離間した位置に複数設けられたものを用いる。また、金型２３０として、上記の貫通部２３６の列どうしの間、および、貫通部２３６が設けられた領域から上方および下方に離間した位置に、それぞれ幅方向に互いに離間した状態で複数の枝通路２３４が設けられたものを用いる。そして、準備工程において、貫通部２３６の数と同数の強化繊維束１を準備して、送り工程において、これら強化繊維束１を各貫通部２３６を通るように送り出す。上記のように、貫通部２３６は幅方向および上下方向について格子状に設けられている。従って、強化繊維束１は、これら貫通部２３６を通るように送り出されることで、幅方向および上下方向について互いに離間した状態で金型２３０を通過するように送り出される。

【0056】

また、第１実施形態と同様に、押出機２０にてマトリックス樹脂２と発泡剤３とを混錬して、発泡剤入りマトリックス樹脂４を各枝通路２３４から押し出し、発泡剤３の発泡によってマトリックス樹脂２を膨張させる。ただし、第２実施形態では、上記のように、幅方向に並ぶ貫通部２３６の列どうしの間、つまり、上下方向について隣接する貫通部２３６どうしの間にそれぞれ枝通路２３４が設けられている。これより、発泡剤入りマトリックス樹脂４は、上下方向について隣接する強化繊維束１の間の位置において金型２３０から押し出される。

【0057】

第２実施形態においても、貫通部２３６から上方および下方に離間した位置で発泡剤入りマトリックス樹脂４が金型２３０の外部に押し出されることで、マトリックス樹脂２は高倍率で膨張する。従って、第２実施形態においても、発泡樹脂からなる基材１１であって空隙率の高い基材１１と当該基材１１に強化繊維束１が内包された複合成形品２１０、つまり、断熱性能が確保され且つ機械的強度が高められた繊維強化樹脂発泡体を製造することができる。特に、第２実施形態では、図８（ｂ）に示すように、複数の強化繊維束１が、基材１１の内部において幅方向に加えて上下方向の異なる位置に配置されることになる。そのため、機械的強度がより高められた繊維強化樹脂発泡体を製造することができる。

【0058】

（第３実施形態）
次に、図９（ａ）、（ｂ）を用いて第３実施形態に係る複合成形品（強化繊維樹脂発泡体）の製造方法を説明する。図９（ａ）は、図３に対応する図であって金型３３０を搬送方向の下流側から見た概略側面図である。図９（ｂ）は複合成形品３１０の断面構造を示す図である。なお、図９（ａ）には、後述する強化繊維シート３０１を合わせて示している。

【0059】

第３実施形態では、第１、第２実施形態と異なり、強化繊維１２をシート状でマトリックス樹脂２（基材１１）に内包させる。

【0060】

具体的に、第３実施形態では、図９（ａ）に示すように、金型３３０として、幅方向に延びる貫通部３３６と、当該貫通部３３６から上方および下方に離間した位置において幅方向に並ぶ複数の枝通路３３４とを有するものを用いる。また、第３実施形態では、準備工程において、強化繊維１２として、強化繊維がシート状に集合した強化繊維シート３０１を準備する。例えば、強化繊維を開繊させてシート状に形成したものを強化繊維シート３０１として準備する。そして、送り工程において、強化繊維シート３０１が上記の貫通部３３６を通るように送り出す。上記のように、貫通部３３６は幅方向に延びている。従って、強化繊維シート３０１は、この貫通部３３６を通るように送り出されることで、幅方向に延びる姿勢、つまり、強化繊維シート３０１の厚さ方向が上下方向と一致する姿勢で金型３３０を通過するように送り出される。

【0061】

その他の構成については第１実施形態と同様であり、押出機２０にてマトリックス樹脂２と発泡剤３とを混錬して、発泡剤入りマトリックス樹脂４を各枝通路３３４から押し出し、発泡剤３の発泡によってマトリックス樹脂２を膨張させる。

【0062】

これにより、第３実施形態では、図９（ｂ）に示すように、発泡樹脂からなる基材１１と当該基材１１に強化繊維シート３０１が内包された複合成形品３１０が成形される。

【0063】

第３実施形態においても、貫通部３３６から上方および下方に離間した位置で発泡剤入りマトリックス樹脂４が金型３３０の外部に押し出されることで、マトリックス樹脂２は高倍率で膨張する。従って、第３実施形態においても、発泡樹脂からなる基材１１であって空隙率の高い基材１１と当該基材１１に強化繊維１２が内包された複合成形品３１０、つまり、断熱性能が確保され且つ機械的強度が高められた繊維強化樹脂発泡体を製造することができる。

【0064】

（第４実施形態）
次に、図１０（ａ）、（ｂ）を用いて第４実施形態に係る複合成形品（強化繊維樹脂発泡体）の製造方法を説明する。図１０（ａ）は、図３に対応する図であって金型４３０を搬送方向の下流側から見た概略側面図である。図１０（ｂ）は複合成形品４１０の断面構造を示す図である。なお、図１０（ａ）には、強化繊維シート３０１を合わせて示している。

【0065】

第４実施形態では、第３実施形態と異なり、複数の強化繊維シート３０１を上下方向に互いに離間する状態でマトリックス樹脂２（基材１１）に内包させる。

【0066】

具体的に、第４実施形態では、図１０（ａ）に示すように、金型４３０として、幅方向にそれぞれ延びる複数の貫通部４３６が上下方向の互いに離間した位置に設けられたものを用いる。図１０（ａ）の例では、各貫通部４３６は、上下方向に等間隔に並んでいる。また、金型４３０として、貫通部４３６どうしの間、および、貫通部４３６が設けられた領域から上方および下方に離間した位置に、それぞれ幅方向に互いに離間した状態で複数の枝通路４３４が設けられたものを用いる。そして、準備工程において、貫通部４３６の数と同数の強化繊維シート３０１を準備して、送り工程において、これら強化繊維シート３０１を各貫通部４３６を通るように送り出す。上記のように、各貫通部４３６は上下方向に互いに離間した位置に配置されている。従って、強化繊維シート３０１は、上下方向について互いに離間した状態で金型４３０を通過するように送りされる。

【0067】

また、第１実施形態と同様に、押出機２０にてマトリックス樹脂２と発泡剤３とを混錬して、発泡剤入りマトリックス樹脂４を各枝通路４３４から押し出し、発泡剤３の発泡によってマトリックス樹脂２を膨張させる。ただし、第４実施形態では、上記のように、貫通部４３６どうしの間にそれぞれ枝通路４３４が設けられている。これより、発泡剤入りマトリックス樹脂４は、強化繊維シート３０１どうしの間の位置において金型４３０から押し出される。

【0068】

第４実施形態においても、貫通部４３６から上方および下方に離間した位置で発泡剤入りマトリックス樹脂４が金型４３０の外部に押し出されることで、マトリックス樹脂２は高倍率で膨張する。従って、第４実施形態においても、発泡樹脂からなる基材１１であって空隙率の高い基材１１と当該基材１１に強化繊維１２が内包された複合成形品４１０、つまり、断熱性能が確保され且つ機械的強度が高められた繊維強化樹脂発泡体を製造することができる。特に、第４実施形態では、図１０（ｂ）に示すように、複数の強化繊維シート３０１が、基材１１の内部において上下方向の異なる位置に配置されることになる。そのため、機械的強度がより高められた繊維強化樹脂発泡体を製造することができる。

【0069】

（その他の変形例）
上記実施形態では、発泡剤として液化二酸化炭素を用いた場合を説明したが、発泡剤の種類はこれに限られない。例えば、発泡剤として水を用いてもよい。また、発泡剤としてその他の物理発泡剤や化学発泡剤、あるいは超臨界流体を用いてもよい。なお、加熱されることで発泡を開始する化学発泡剤を用いる場合は、金型をヒータ等により加熱すればよい。

【0070】

上記実施形態では、発泡剤とマトリックス樹脂とが個別に押出機２０に投入される場合を説明したが、これらの混合物を押出機２０に導入してもよい。例えば、発泡剤として化学発泡剤が用いられる場合において、化学発泡剤とマトリックス樹脂とを予め混合しておき、これら化学発泡剤とマトリックス樹脂の混合物を押出機２０に導入してもよい。

【0071】

上記実施形態では、マトリックス樹脂として、熱可塑性樹脂を用いた場合を説明したが、マトリックス樹脂はこれに限られない。例えば、熱硬化性樹脂がマトリックス樹脂として用いられてもよい。

【符号の説明】

【0072】

１ 強化繊維束
２ マトリックス樹脂
３ 発泡剤
１０ 複合成形品（繊維強化樹脂発泡体、第１実施形態）
１２ 強化繊維
２０ 押出機
３０ 金型
２１０ 複合成形品（繊維強化樹脂発泡体、第２実施形態）
３１０ 複合成形品（繊維強化樹脂発泡体、第３実施形態）
４１０ 複合成形品（繊維強化樹脂発泡体、第４実施形態）
Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ 送り工程
Ｓ３ 混錬工程
Ｓ４ 押出工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】