(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略ランダムに配向された短繊維を第１の熱可塑性樹脂で固定させた帯状体からなる芯材を、その一部のみを第１の熱可塑性樹脂の軟化点以上で且つ短繊維を保持しうる温度以下に加熱し、略成形すべき形状に賦形して、第１の熱可塑性樹脂の融点より低い温度で、第２の熱可塑性樹脂を上記芯材の周囲に被覆することを特徴とする複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は芯材とこの芯材の周囲を被覆している熱可塑性樹脂とからなる複合材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属板、シート等の芯材とこの芯材の周囲を被覆している熱可塑性樹脂とからなる複合材は、軒樋等に多く使用されている。
例えば、特開昭５７−３３６６０号公報、実公昭６１−４３８７３号公報、実公昭６１−２７３９７号公報には、金属板とこの金属板の周囲を被覆した熱可塑性樹脂とからなる複合材で製造した軒樋が記載されている。
かかる複合材の製造方法は、通常、クロスヘッド金型を使用して、金型内を通過している芯材の周囲に溶融した熱可塑性樹脂を押し出して、芯材の周囲に熱可塑性樹脂を被覆させるものである。
【０００３】
例えば、特公平６−９８６９１号公報には、多数本並行した長繊維を熱可塑性樹脂（熱可塑性固定材）で固定させたプリプレグシートを芯材とし、熱可塑性固定材と同じ種類の熱可塑性樹脂で芯材を被覆する複合材の製造方法が記載されている。
又、特公平７−１１０５１４号公報には、このプレプレグシートを芯材とし、熱可塑性固定材と同じ種類の熱可塑性樹脂で芯材を被覆した複合材を軒樋形状に成形した軒樋の製造方法が記載されている。
【０００４】
一方、通常の軒樋は、実公昭６０−８００４号公報に記載あるように、塩化ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂や金属等を軒樋形状に成形したものが多く使用されている。
【０００５】
しかし、上記熱可塑性樹脂を軒樋形状に成形した軒樋は、これを軒先に取り付けて使用していると、直接日光に照射されて軒樋が高温になり、軟化したり膨張して、軒樋が折れたり曲がるというように変形したり、ひび割れが生ずるという問題が発生する。
【０００６】
又、金属を軒樋形状に成形した軒樋は変形しないが錆び易いという問題がある。
又、金属板からなる芯材と、この芯材の周囲を被覆した熱可塑性樹脂とからなる複合材で製造した軒樋は耐熱性がよく、膨張収縮が小さく、表面が錆び難く好ましいが、切断面に金属が露出するために、この露出した部分から錆びるという問題がある。
【０００７】
又、長繊維を固定用の熱可塑性樹脂で固定させたプリプレグシートを芯材とし、固定用の熱可塑性樹脂と同じ種類の熱可塑性樹脂で芯材を被覆した複合材で製造した軒樋は、耐熱性がよく膨張収縮が小さく、錆びにくいので極めて好ましいが、高価であるという問題がある。
そこで、安価な短繊維を固定用の熱可塑性樹脂（第１の熱可塑性樹脂）で固定させた帯状体を芯材とし、この第１の熱可塑性樹脂より融点の低い第２の熱可塑性樹脂で芯材を被覆したところ、安価で耐熱性の良好な複合材が得られた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記複合材を賦形する際、例えば軒樋のような異型形状に賦形する場合、予め芯材を略成形すべき形状に賦形して、第２の熱可塑性樹脂で上記芯材の周囲を被覆するのであるが、この予め芯材を略成形すべき形状に賦形する際、一般にロールフォーミングや賦形ブロックで賦形するので、芯材自体が挫掘や破壊を生じないように予め芯材を加熱する必要がある。すると、第１の熱可塑性樹脂が軟化し、繊維を保持する力が弱まり、その結果、賦形時に繊維が肉厚方向に配向し、芯材の肉厚が所定の厚みより拡幅したり、長軸方向の機械的物性が、厚さ方向に比べて低下するなどの問題があった。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決し、安定的に成形でき、芯材が挫掘や破壊を起こさずかつ、機械的物性がばらつくことのない、軒樋として好適に使用できる複合材の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合材の製造方法は、略ランダムに配向された短繊維を第１の熱可塑性樹脂で固定させた帯状体からなる芯材を、その一部のみを第１の熱可塑性樹脂の軟化点以上で且つ短繊維を保持しうる温度以下に加熱し、略成形すべき形状に賦形して、第１の熱可塑性樹脂の融点より低い温度で、第２の熱可塑性樹脂を上記芯材の周囲に被覆することを特徴とする。
【００１１】
本発明に使用される短繊維としては、熱可塑性樹脂の成形温度に耐える繊維であればいかなる繊維でも使用できるが、炭素繊維、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、ケプラー、綿繊維等の有機繊維等が好適に使用できる。
又、この短繊維の径および長さは芯材の必要性能に応じて適宜選択されるが、長さが１００μｍ〜１００ｍｍ、径が５〜５０μｍが多く用いられる。
【００１２】
本発明に使用される第１の熱可塑性樹脂及び第２の熱可塑性樹脂としては、互いに融着可能で、第２の熱可塑性樹脂の成形可能温度が第１の熱可塑性樹脂より低いものであれば特に限定されないが、第１の熱可塑性樹脂としては例えば、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン等が好適に使用され、第２の熱可塑性樹脂としては例えば、塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、および、塩化ビニルと他のモノマーとの共重合体、アクリル系モノマーと他のモノマーとの共重合体等が好適に使用される。
【００１３】
上記芯材の製造方法は特に限定されず、粉体含浸法、液状含浸法などにより上記第１の熱可塑性樹脂で、略ランダムに配向された上記短繊維を固定させた帯状体を得ることができるが、上記第１の熱可塑性樹脂を短繊維状にして、上記短繊維とエアー、攪拌等により混合し、その後、加熱・加圧するのが製造が容易で好ましい。
【００１４】
（作用）
本発明の複合材の製造方法は、略ランダムに配向された短繊維を第１の熱可塑性樹脂で固定させた帯状体からなる芯材を、その一部のみを第１の熱可塑性樹脂の軟化点以上で且つ短繊維を保持しうる温度以下に加熱し、略成形すべき形状に賦形して、第１の熱可塑性樹脂の融点より低い温度で、第２の熱可塑性樹脂を上記芯材の周囲に被覆するものであるから、例えばクロスヘッドダイの中を芯材を通過させ、この芯材の周囲に成形温度に加熱され溶融した第２の熱可塑性樹脂を押し出して複合材を製造しても、第１の熱可塑性樹脂で固定された短繊維がばらばらにならず、しかも、第２の熱可塑性樹脂が第１の熱可塑性固定材に融着した複合材となるばかりでなく、安定的に成形でき、芯材が挫掘や破壊を起こさずかつ、機械的物性がばらつくことがない。
【００１５】
又、本発明により得られる複合材は、芯材とこの芯材の周囲を被覆している第２の熱可塑性樹脂とからなり、しかも、上記のように短繊維がばらばらになってないから、この複合材を軒樋と使用すると、従来のプリプレグシートを芯材とし、この芯材を第１の熱可塑性樹脂と同じ種類の熱可塑性樹脂で被覆した複合材で製造した軒樋と同様に、耐熱性がよく膨張収縮が小さく、錆び難いので極めて好ましい。従って、この複合材を軒樋形状に成形すると理想的な軒樋となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面をもってさらに詳しく説明する。
図１は本発明により得られる複合材の一例を示し、（イ）は複合材の一部切欠斜視図、（ロ）は芯材の一部を示す斜視図である。
【００１７】
図１において、１は複合材であり、この複合材１は芯材２と、この芯材２の周囲を被覆している第２の熱可塑性樹脂３とからなるものである。
芯材２は炭素繊維からなる短繊維（繊維長さ１〜４０ｍｍ、繊維径１０μｍ）２１と、ポリエチレンテレフタレート繊維を短繊維化した第１の熱可塑性樹脂２２とをエアーで飛ばして層状に堆積させ、ポリエチレンテレフタレート繊維の軟化温度（１４０℃）以上の温度で加熱・加圧して、炭素繊維２１をポリエチレンテレフタレート２２で固定して帯状体に成形したものであり、この芯材２は、図１（ロ）に示すように、炭素繊維２１がランダムに配向し、この炭素繊維２１がポリエチレンテレフタレート２２で固定された帯状体である。
【００１８】
第２の熱可塑性樹脂３は塩化ビニル樹脂である。
尚、この第２の熱可塑性樹脂３である塩化ビニル樹脂の成形温度（ダイ温度）は通常１８０℃前後であり、ポリエチレンテレフタレート２２であるポリエチレンテレフタレートの融点（２５６℃）より低く、又、互いに良く融着するものである。
【００１９】
図２は本発明の複合材（軒樋）の製造方法を示す説明図である。
５は押出機であり、この押出機５はホッパー５１と、バレル（図示せず）と、このバレルの中に設けられているスクリュー（図示せず）とからなる。
【００２０】
６は芯材２を成形するプレフォーミング装置、６１は芯材２の一部のみを加熱する熱風加熱装置である。
７はクロスヘッドダイからなる金型であり、この金型７は押出機５の先端に取り付けられている。
【００２１】
６５は金型７からほぼ軒樋４形状に押し出された複合材１をほぼ正確な形状に成形するサイジング装置である。
８は上下にキャタピラー８１、８１が設けられている引取装置であり、この引取装置５では、金型７から出て、サイジング装置６５でほぼ正確な軒樋の形状に成形された複合材１を上下のキャピラー８１、８１で挟んで引き取るようになっている。
【００２２】
図３は複合材（軒樋）を製造する金型７の断面図である。
この金型７は成形されるべき複合材（軒樋）とほぼ同じ形状の隙間７１がある。
この金型７の使用方法は、この隙間７１の中をプレフォーミング装置６で、成形されるべき軒樋とほぼ同じ形状に成形された芯材２を通過させ、上下の樹脂通路７２、７２から溶融した塩化ビニル樹脂３を押し出すことにより、芯材２の周囲が塩化ビニル樹脂３で被覆され、この塩化ビニル樹脂３とポリエチレンテレフタレート２２とが融着した複合材１がほぼ軒樋の形状になって押し出されるものである。
【００２３】
図４は本発明の複合材の製造方法で製造した軒樋４の断面を示す説明図である。
本発明の複合材の製造方法においては、まず熱風加熱装置６１（図２）において、軒樋４のコーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊに対応する芯材２の位置のみを、ポリエチレンテレフタレートの軟化点（１４０℃）以上で且つ炭素繊維を保持しうる温度以下（２００〜２２０℃）に加熱する。ついで芯材２をプレフォーミング装置６でほぼ軒樋４形状に成形して金型７の隙間７１の中を通過させる。
一方、押出機５のホッパー５１に塩化ビニル樹脂３を入れて押出機５を稼働させる。すると、スクリュー（図示せず）の回転により、このホッパー５１の中の塩化ビニル樹脂３がバレル（図示せず）の中を金型７の方向に進む。
【００２４】
この塩化ビニル樹脂３はバレル（図示せず）の中を進んでいる間にバレル（図示せず）の周囲に取り付けられているヒーターにより溶融され、金型７内の樹脂通路７２を通って芯材３の上下から１９０℃で押し出され、芯材３の周囲を被覆する。その結果、芯材２の周囲が熱可塑性樹脂３で被覆され、ほぼ軒樋４形状に成形された複合材１となって押し出される。
【００２５】
このようにして押し出された複合材１はサイジング装置６５でほぼ正確な軒樋４の形状になり、上下のキャピラー８１、８１で挟んで引き取られ、定尺に切断されて軒樋４となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の複合材の製造方法は、上述のごときものであるから、第１の熱可塑性樹脂で固定された短繊維がばらばらにならず、しかも、第２の熱可塑性樹脂が第１の熱可塑性樹脂に融着した耐熱性の良好な複合材となるだけでなく、芯材の挫掘、割れがなく、得られた複合材の変形や、強度低下のないものとなる。
【００２７】
従って、この複合材を軒樋形状に成形して軒樋と使用すると、耐熱性がよく膨張収縮が小さく、錆び難いので極めて好ましい軒樋となる。
しかも、本発明に使用される複合材の芯材は、ランダムに配向させた短繊維を第１の熱可塑性樹脂で固定させた帯状体であるから、従来のプリプレグシートより安価である。従って、この複合材を軒樋に成形した軒樋は安価になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により得られる複合材の一例を示し、（イ）は複合材の一部切欠斜視図、（ロ）は芯材の一部を示す斜視図である。
【図２】本発明の複合材（軒樋）の製造方法を示す説明図である。
【図３】複合材（軒樋）を製造する金型の断面図である。
【図４】本発明の製造方法で製造した軒樋を示す説明図である。
【符号の説明】
１              複合材
２              芯材
２１            短繊維
２２            第１の熱可塑性樹脂
３              第２の熱可塑性樹脂
４              軒樋
５              押出機
６              プレフォーミング装置
６１            熱風加熱装置
６５            サイジング装置
７              クロスヘッドダイ
８              引取装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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