(57)【要約】【課題】使用済の繊維強化成形材を再利用して強度・剛性に優れ、しかも釘や螺子の打ち込みを容易に行い得る再生繊維強化樹脂成形品を製造する。【解決手段】底板１２を有する型枠１３の底板１２上の所定位置に突子１１を固設し、該突子１１に筒状インサート２を装着し、繊維方向が長軸方向に揃えられた繊維強化成形材の細長破砕片を接着剤を付着させて前記の型枠内に細長破砕片の向きを同一方向とするように配向しつつ供給し、この供給材をプレスにより加熱・加圧成形する。プレスによる破砕片の圧密化により繊維強化樹脂成形品の硬度が高くなるが、筒状インサートを埋入しており、穿孔が容易なインサート材質を使用することによって釘や螺子を容易に打つ込み得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板を有する型枠の底板上の所定位置に突子を固設し、該突子に筒状インサートを装着し、繊維方向が長軸方向に揃えられた繊維強化成形材の細長破砕片を接着剤を付着させて前記の型枠内に細長破砕片の向きを同一方向とするように配向しつつ供給し、この供給材をプレスにより加熱・加圧成形することを特徴とする繊維強化樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化成形材の破砕片を利用した繊維強化樹脂成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近来、鉄道の軌道に用いられる枕木、崖崩れを防止するために用いられる受圧板、水槽や水路を覆うために用いられる蓋板等には、木材に代えて耐食性や強度に優れた合成木材が多く使用されている。
この合成木材は、長手方向に配向されたガラス繊維等で補強された硬質合成樹脂発泡体を素材としており、軽量で耐食性に優れ長期の使用に耐え得るものである。
しかしながら、使用済の合成木材の破砕物をそのまま使用して新規の合成木材を再生しても、破砕まえの合成木材の強度や剛性を発現させることは難しい。その理由は、合成木材の組織の大部分が樹脂で占められているために、破砕時に樹脂相が粉末状に粉砕されてなる粉砕物が多量に生成され、これらの粉末樹脂が骨材として寄与せず、再生合成木材の強度や剛性の向上が図られないためである。
特に、繊維強化硬質合成樹脂発泡体組織の合成木材では、破砕すると樹脂相が発泡体であるために一層に粉末化され易く、再生合成木材の強度や剛性の低下が顕著である。たとえ、樹脂粉末を除去した破砕物のみを利用しても、元の組織のように繊維を一方向に引き揃えた合成木材の強度・剛性を期待することは難しい。
【０００３】
そこで、本出願人においては、使用済の合成木材を破砕しその破砕物から粉末を除去して細長破砕物のみを選別し、この細長破砕物を接着剤を付着させて型枠内に細長破砕物の向きを同一方向とするように配向しつつ供給し、この供給材をプレスで加熱加圧成形して繊維強化樹脂成形品を製造することを既に提案した（特許文献１）
【特許文献１】特開２００４−１４８７９６号公報
【０００４】
この製造方法によれば、プレスによる加熱加圧成形により、破砕片の密度をプレス前の１．５倍以上にも増加することが可能であり、かかる圧密化を行えば、優れた強度・剛性の再生繊維強化樹脂成形品を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
合成木材を枕木等として使用する場合、レールと枕木との締結等のために釘や螺子を打ち込む必要があり、通常、現場で下穴を穿ち、その下穴に釘や螺子を打ち込んでいる。
しかしながら、前記特許文献１の繊維強化樹脂成形品の製造方法において、破砕片の密度を１．５倍以上にもするように圧密化すると、得られた繊維強化樹脂成形品の硬度が相当に高くなり、通常の合成木材（長繊維がガラス繊維で、樹脂がウレタン発泡体）に較べ下穴の穿設、釘や螺子の打ち込みが至難になる。
【０００６】
本発明は、使用済の繊維強化成形材を再利用して強度・剛性に優れ、しかも釘や螺子の打ち込みを容易に行い得る再生繊維強化樹脂成形品を製造することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る繊維強化樹脂成形品の製造方法は、底板を有する型枠の底板上の所定位置に突子を固設し、該突子に筒状インサートを装着し、繊維方向が長軸方向に揃えられた繊維強化成形材の細長破砕片を接着剤を付着させて前記の型枠内に細長破砕片の向きを同一方向とするように配向しつつ供給し、この供給材をプレスにより加熱・加圧成形すること
を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
底板上の所定位置に固設した突子に筒状インサートを装着した状態で、繊維方向が長軸方向に揃えられた繊維強化成形材の細長破砕片を接着剤を付着させて前記の型枠内に細長破砕片の向きを同一方向とするように配向しつつ供給し、この供給材をプレスにより加熱・加圧成形しているから、筒状インサートをずれなく所定の位置に埋設できる。
繊維強化成形材の細長破砕片の密度をプレスによる加熱・加圧で増加させることができるから、強度に優れ、剛性の高い繊維強化樹脂成形品を得ることができる。
この破砕片の圧密化により繊維強化樹脂成形品の硬度が高くなるが、筒状インサートを埋入しており、穿孔が容易なインサート材質を使用することによって釘や螺子を容易に打つ込み得る繊維強化樹脂成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明により製造される繊維強化樹脂成形品の一例を示している。
図１において、Ａは繊維強化樹脂成形品本体、２は繊維強化樹脂成形品本体Ａの所定の締結位置に埋着された筒状インサートであり、穿孔性と釘や螺子に対する引き抜き抵抗力とを有する芯材を装填するか、内面に雌ねじ溝を加工することができる。材質としてはナイロン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ウレタン樹脂、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド等の合成樹脂、鉄、ＳＵＳ等の金属を用いることができる。
筒状インサート２の頂部は閉じられており、頂上は繊維強化樹脂成形品本体Ａの表面に面一とされているか、その表面に近接して埋設されている。
【００１０】
図２は本発明において使用する成形型Ｂの一例を示し、筒状インサート固定用突子１１を所定の位置に固設した底板１２の周囲に型枠１３を取付けてある。
型枠１３と底板１２とは同材質とすることが好ましいが、別材質とすることもできる。特に、底板１２においては、プレスからの熱を効率よく伝えるために、鉄板、アルミ板、ＳＵＳ板を使用することが好ましい。
前記突子１１の底板１２への固着は、螺合や溶接により行うことができ、突子１１の材質には、底板１２と同材質のものを使用することが好ましい。異なる材質とすることも可能である。
２は突子１１に装着した筒状インサートであり、スムーズな脱離を行うために抜きテーパーを付することが好ましい。底板から筒状インサート頂上面までの高さは、製造する繊維強化樹脂成形品の厚みよりも小とされている。この筒状インサートと繊維強化樹脂成形品本体との結着性を高めるために、筒状インサートの外面に凹凸を付したり、筒状インサートの材質を繊維強化樹脂成形品本体との接着性に優れたものとすることが好ましい。
【００１１】
本発明において使用する繊維強化成形材の細長破砕片は使用済の繊維強化成形材（合成木材）を破砕し選別することにより得られる。繊維強化成形材を破砕すると、繊維の周りに樹脂材が固着した細長い破砕片や樹脂だけの粉末が生成される。この樹脂粉末は使用せずに、繊維を含んだ細長い破砕片のみを選択して再利用に供する。この破砕片の繊維は細長の長軸方向に揃えられている。
使用済の繊維強化成形材を破砕する装置には、例えば、回転刃を有するローラで破砕を行う一軸破砕機、回転刃を有する平行に配された一対のローラの間に被破砕物を通過させることにより双方の回転刃を被破砕物に噛み込ませて破砕する２軸破砕機等を用いることができる。
細長破砕片を選別する装置としては、例えば、ウェーブローラ方式の分級機を使用できる。この分級機によれば、破砕物の厚みや巾を基準にして連続的に分級でき、破砕物から所定範囲の厚み、巾及び長さを有する細長い破砕片を選別できる。
【００１２】
このようにして選別した細長破砕片を接着剤を付着させて型枠内に細長破砕片の向きを同一方向とするように配向しつつ供給していく。
選別した破砕片に接着剤を付着させるには、例えば、図３の（イ）に示すようなドラムブレンダー３やコンベア上に投入した破砕片に接着剤を噴霧して破砕片の表面に接着剤を均一に付着させていくことができる。
型枠内に細長破砕片の向きを同一方向とするように配向しつつ接着剤付着細長破砕片を供給していくには、例えば、図３の（ロ）に示すように型枠Ｂをコンベア４で走行させ、接着剤付着細長破砕片を上側コンベア５で移送し、ディスクを所定の間隔で配置したディスクオリエンター６に向けて接着剤付着破砕片を落下させて成形型Ｂに投入する方法や所定の巾及び長さを有する櫛状のスリットを通して配向させる方法を使用することができる。
型枠底板上の筒状インサートはコンベア４による型枠Ｂの走行と共に移動され、上方から供給されてくる接着剤付着細長破砕片で打たれるが、底板に固設された突子に装着されているので、所定の位置に安定に保持できる。
【００１３】
このようにして成形型に選別した細長破砕片を接着剤を付着させて型枠内に細長破砕片の向きを同一方向とするように配向しつつ供給すれば、材料はほぼ板状に整形された状態となり、この供給後に図３の（ハ）に示すように、この板状供給材料をプレス７により加熱・加圧成形していく。この加圧により所定密度にまで圧縮されるとプレス板７１が所定の反発力を受ける。加圧時間は反発力の緩和時間と接着剤の効果時間に応じて設定される。加熱はプレス板を加熱することにより板状供給材料を加熱する方法、スチームや電磁波を用いて板状供給材料を加熱する方法などを使用できる。
筒状インサートの高さは供給材料の最終圧縮厚みよりも大きくされているので、プレスにもかかわらず、所定の位置に安定に保持されたままである。
【００１４】
上記のように破砕片を接着剤を付着させつつ配向して板状に整形し、これをプレス整形する際、破砕片の形状のバラツキが大きいと、板状整形物中の破砕片の粗密が生じ易く、また粉末状破砕物の占める割合が多過ぎると、接着剤が多量に必要となったり、接着剤量を多くしない場合は接着剤量が不足して均一な付着が困難になり、最終製品の強度のバラツキが大きくなってしまう。
本発明では形状のバラツキの少ない破砕片を使用するために破砕片を選別しているが、選別されて使用されない破砕片または粉砕物の量を少なくするほど原料の使用効率を上げてリサイクル効率を高めることができる。而るに、繊維強化成形材を破砕すると、繊維の破断位置がばらついて破砕片の形状を一定にすることが難しく、粉砕物が多量に発生し易い。従って、繊維強化成形材を５０ｍｍ〜２００ｍｍに切断したうえで破砕することが好ましい。
【００１５】
本発明において原料として用いる使用済の繊維強化成形材は、連続の長尺繊維に熱硬化性樹脂液を含浸し、これを型に通して所定断面形状に整形しつつ含浸樹脂を硬化したものであり、例えば枕木等としてて使用済のものである。
この繊維強化成形材の熱硬化性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂などを列挙でき、これらの樹脂を助剤等を用いて発泡させたもの、例えば硬質ポリウレタンの発泡体も使用できる。この硬質ポリウレタン発泡体の平均密度は０．２ｇ／ｃｍ3以上で
ある。
この繊維強化成形材の長尺繊維としては、モノフィラメント、フィブリル化繊維、撚り糸等を挙げることができ、例えば、ガラス繊維単独、ガラス繊維と炭素繊維や合成繊維等の補強繊維との複合物を挙げることができる。
【００１６】
本発明において使用する繊維強化成形材の破砕片の寸法は厚さ及び巾が０．５ｍｍ〜１０ｍｍであり、長さが１０ｍｍ〜２００ｍｍである。厚さ及び巾が０．５ｍｍ未満では破砕片の表面積が広くなり過ぎ、少量の接着剤を破砕片の表面に均一に付着させることが困難になり、１０ｍｍを越えると破砕片同士の上下の交差箇所に大きな空隙が生じて応力集中による強度低下が発生し易くなる。また、長さが１０ｍｍ未満では、短過ぎて引き揃えによる配向が困難になり繊維による有効な補強効果が期待できなくなり、２００ｍｍ越えると破砕片の流動性の低下に低下に伴って破砕片同士が交差し易くなり、交差箇所に大きな空隙が生じて応力集中による強度低下が発生し易くなる。
【００１７】
本発明において使用する接着剤としては、イソシアネート、フェノール、尿素、ウレタン、エポキシ等を列挙でき、配合量は破砕片の形状、表面性状、密度にもよるが、通常１〜２０重量％とされる。軽量化のために、可及的に少量の接着剤を破砕片に均一に塗布することが好ましく、低粘度のイソシアネートを使用することが好ましい。
【００１８】
本発明において使用する繊維強化成形材の破砕片の密度は０．３ｇ／ｃｍ３〜０．９ｇ／ｃｍ３であり、最終的に得る繊維強化樹脂成形品の密度を０．９ｇ／ｃｍ３〜１．６ｇ／ｃｍ３とするようにプレス成型の加熱温度及び加圧力を設定している。その理由は、０．９ｇ／ｃｍ３未満では強度が不足し、１．６ｇ／ｃｍ３を越えると、破砕が困難になり、リサイクルが至難となるからである。例えば、繊維強化成形材の破砕片としてガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体を使用する場合、加熱温度が１８０℃とされる。
【００１９】
このようにして得た繊維強化樹脂成形品においては、プレス成型のために破砕片が圧密化されており、その強度はガラス繊維強化硬質ウレタン樹脂発泡体に匹敵する。プレス成型のために、破砕片が圧密化されており、加工は困難であるが、所定の位置に筒状インサートを埋設してあり、釘や螺子はこの筒状インサートに容易に打ち込むことができ、枕木等として釘や螺子等でレールに容易に締結できる。
【００２０】
本発明により製造した繊維強化樹脂成形品は、枕木として釘や螺子等で締結して使用する以外に、筒状インサート内に凍結防止用ヒータ−やセンサーを収容して使用することもできる。また、崖崩れを防止するために用いられる受圧板、水槽や水路を覆うために用いられる蓋板として釘や螺子等で締結して使用することもできる。
【実施例】
【００２１】
鉄製の厚み６ｍｍの底板の４ヵ所に根元径が２１ｍｍφ、長さが８０ｍｍの先細りテーパー付きの鉄製突子を溶接し、この底板の周囲に巾２００×長さ２１００ｍｍ×高さ１４０ｍｍの型枠を溶接した成形型を使用し、筒状インサートには、深さ１３０ｍｍ、太さ２３ｍｍのポリエステル製雌ネジ溝付き埋込栓を使用し、前記の各突子に埋込栓を装着した。
繊維強化成形材の破砕片としては、平均長軸長さが３０ｍｍ、平均短軸長さが５ｍｍのガラス長繊維補強発泡ウレタン合成木材（積水化学工業株式会社製エスロンネオランバーＦＦＵ７４）の破砕チップを使用し、接着剤としては、イソシャネート（ＭＤＩ住化バイエルウレタン株式会社製スミジュール４４Ｖ１０）を使用した。
図３の（イ）に示すように、接着剤と破砕チップとをドラムブレンダー３内に接着剤量を１５重量％とするように投入し、回転撹拌して破砕チップの表面に接着剤を均一に塗布した。
次で、図３の（ロ）に示すように、ディスクを１０ｍｍ間隔で配設したディスクオリエンター６に向けて接着剤塗布破砕チップを上側のベルトコンベア５から落下させ、破砕チップの長手方向を成形ライン方向に引き揃えつつ接着剤塗布破砕チップを成形型Ｂ内に投入して板状に整形した。
次で、図３の（ハ）に示すように板状整形物をプレス装置に挿入し、１８０℃×１時間で加熱しつつ加圧し、巾２００×長さ２１００ｍｍ×厚み１３５ｍｍ、平均密度０．９２ｇ／ｃｍ３の繊維強化樹脂成形品を得た。
この繊維強化樹脂成形品について、ポリエステル製雌ネジ溝付き埋込栓がずれなく所定の位置に埋着されており、強度がガラス長繊維補強発泡ウレタン合成木材の強度以上であることを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明により製造される繊維強化樹脂成形品を示す図面である。
【図２】本発明において使用する枠型を示す図面である。
【図３】本発明に係る繊維強化樹脂成形品の製造方法を示す図面である。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ            繊維強化樹脂成形本体
Ｂ            成形型
１１          突子    
１２          底板
１３          枠型
２            筒状インサート
３            ドラムブレンダー
４            コンベア
５            コンベア
６            ディスクオリエンター
７            プレス
７１          プレス板
【図１】
2006264171.tif 000003
【図２】
2006264171.tif 000004
【図３】
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