(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維強化フェノールフォーム複合材料の連続引抜成形方法であって、発泡剤含有フェノール樹脂液と硬化剤含有液とを定量供給装置を介して吐出直前に混合攪拌し、当該混合液を、発泡剤の発泡温度より低い温度で連続ガラス繊維に吐出して含浸させ、含浸終了後に発泡剤の発泡温度以上に加熱して発泡硬化させることを特徴とするフェノールフォーム複合材料の連続引抜成形方法。
【請求項２】
含浸工程及び発泡硬化工程が、発泡剤の発泡温度より低い温度を有する含浸領域と、発泡剤の発泡温度以上の温度を有する発泡硬化領域とを有する金型内で行なわれるものである請求項１記載のフェノールフォーム複合材料の連続引抜成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量で断熱性及び緩衝性が良好で建築材料として有用なガラス繊維強化フェノールフォーム複合材料の連続引抜成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の樹脂複合材料は多種多様な分野への応用開発が行なわれている。その一つとして軽量化を図るために樹脂の発泡体についての研究が行なわれている。特にフェノールフォームはフェノール樹脂の特性である耐熱性、耐炎性、低発煙性を持ちつつ、発泡体の特性である軽量化、断熱性、緩衝性を兼ね備えた材料である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このうちガラス繊維強化フェノールフォームは、建築用軽量断熱材をはじめ種々の構造材等として有用であるが、連続引抜成形による製法は確立されておらず、広く工業的に利用されるに至っていない。
従って、本発明の目的は、軽量性、断熱性及び緩衝性が良好で、建築材料等の分野で有用なガラス繊維強化フェノールフォーム複合材料を連続的に工業的に有利に製造するための引抜成形法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者は、発泡体の特性を最大限に引き出すべく、ガラス繊維への樹脂液の含浸、発泡及び硬化を安定かつ効率的に行なわせるべく金型内の温度制御条件を検討した。さらに、樹脂液の発泡及び硬化を効率的かつ連続的に行なわせるべく、発泡剤含有フェノール樹脂液と硬化剤含有液とを定量供給装置を用いてガラス繊維への吐出直前に混合攪拌することとした。これらの両手段を組み合せることにより、フェノール樹脂がガラス繊維に均一かつ効率的に含浸し、発泡、硬化が充分に行なわれることから、前記の優れた特性を有するガラス繊維強化フェノールフォーム複合材料が、連続的に引抜成形できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は、ガラス繊維強化フェノールフォーム複合材料の連続引抜成形方法であって、定量供給装置を介して吐出直前に混合攪拌し、当該混合液を、発泡剤の発泡温度より低い温度で連続ガラス繊維に吐出して含浸させ、含浸終了後に発泡剤の発泡温度以上に加熱して発泡硬化させることを特徴とするフェノールフォーム複合材料の連続引抜成形方法を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明はガラス繊維強化フェノールフォーム複合材料の連続引抜成形方法である。ここで、原料であるフェノール樹脂としてはフェノール類とアルデヒド類の反応により得られる合成樹脂であれば特に制限されず、ノボラック型及びレゾール型のいずれでもよいが、レゾール型が硬化成形が容易であり、特に好ましい。フェノール類としては、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−グレゾール、ｐ−クレゾール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、ｐ−ｔｅｒｔ−オクチルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、２，４−キシレノール、２，５−キシレノール、２，６−キシレノール、３，４−キシレノール、３，５−キシレノール、レゾルシノール、ビスフェノール−Ａ、カテコール、ハイドロキノン等が挙げられる。アルデヒド類としてはホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、ポリオキシメチレン、トリオキサン等が使用される。
【０００７】
当該フェノール樹脂は発泡剤含有液として供給するのが好ましい。発泡剤としては、ブタン、ペンタン、シクロペンタン、ヘキサンやガソリン、ナフサ等の揮発性炭化水素；代替フロン（Ｆ−１４１ｂ）；イソプロピルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類；メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類；あるいは塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、２種類以上の組み合わせで使用してもよい。本発明における発泡剤としては、フェノール樹脂の溶剤としての特性も有することから、塩化メチレン、ｎ−ペンタン、シクロペンタン、イソプロピルエーテル等が好ましく、特に塩化メチレンが好ましい。また、硬化剤としては、酸性硬化剤、例えばフェノールスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸等の有機酸類及び硫酸、塩酸、リン酸等の無機酸が挙げられる。またフェノール樹脂液には、整泡剤、気泡連通化剤、無機フィラー等を配合することができる。
【０００８】
本発明においては、発泡剤含有フェノール樹脂液と硬化剤含有液とを定量供給装置を介して吐出直前に混合攪拌してガラス繊維に吐出して供給される。より具体的には、図１の如く、発泡剤含有フェノール樹脂液１と硬化剤含有液２とを別個の容器に調製しておき、これらの一定量を、定量供給装置３を介してミキシングヘッド４に供給して混合攪拌し、連続的にガラス繊維に吐出して供給される。
【０００９】
当該混合液は、発泡剤の発泡温度より低い温度で連続ガラス繊維に吐出して含浸させ、含浸終了後に発泡剤の発泡温度以上に加熱して発泡硬化させる。この含浸工程及び発泡硬化工程は、図２及び図３のような発泡剤の発泡温度より低い温度を有する含浸領域１１と、発泡剤の発泡温度以上の温度を有する発泡硬化領域１２とを有する金型７内で行なわれるのが好ましい。この金型７は、図３の如く、前段部に冷却管１３を設け、後段部にヒーター９を設けることにより、発泡剤の発泡温度より低い温度及び発泡剤の発泡温度以上の温度に制御するのが好ましい。なお、冷却管１３は室温が発泡温度より低い場合は必要としない。１４はガラス繊維の入口、１５は出口である。
【００１０】
本発明は、前記定量吐出装置３と、吐出、含浸温度と発泡硬化温度の温度制御との組み合せを特徴とする。かかる組み合せにより、フェノール樹脂の一定量が連続的にガラス繊維に充分に含浸した後に発泡硬化が行なわれるため、高い発泡倍率が得られ、フェノールフォーム特有の性質を具備した複合材料が連続して工業的に有利に製造できる。
【００１１】
かかる温度制御は、含浸領域が発泡剤の発泡温度よりも１０〜３０℃低い温度、特に１５〜３０℃低い温度が好ましく、発泡硬化領域が発泡剤の発泡温度の０〜４０℃高い温度、特に０〜３０℃高い温度が好ましい。従って、発泡剤として塩化メチレンを用いた場合、含浸領域は１０〜３０℃が好ましく、発泡硬化領域は４０〜７０℃が好ましい。また、含浸領域を通過する時間、すなわち含浸時間は１分以上、特に１〜５分とするのが好ましい。含浸領域の長さは、このような含浸時間となるように設定すればよい。
【００１２】
含浸領域には必要に応じて冷却パイプ１３などを設置し、これに前記温度の水を通じればよい。また、発泡硬化領域にはヒーター９を設置し、前記温度に制御すればよい。
【００１３】
また、ガラス繊維はロービングラック５及びマットラック６から成型ガイド１０を介して金型７に連続して供給されるように、引抜きユニット８により引抜かれる。なお、図２中、成形ガイド１０の拡大図は、正面図である。ガラス繊維は、当該成形ガイドに設けられた複数の穴を通して金型内に導入される。ここで金型の形状は任意に決定することができる。また、ミキシングヘッド４は、金型の入口の直前でもよいが、金型の入口直後の上部に設置されていてもよい。なお、図２における引抜き方向は右から左である。
【００１４】
得られる成形材料の密度は、発泡倍率によっても異なるが、ガラス繊維の体積含有率と、吐出樹脂の体積と、樹脂の発泡倍率とが強く影響する。従って、発泡倍率を一定にした場合には繊維の体積含有率（Ｖf）及び吐出樹脂の体積をコントロールして所望の密度となるようにするのが好ましい。
【００１５】
金型７から排出された成形体は引抜きニユット８を介して回収される。
【００１６】
得られた成形体は、フェノールフォームがガラス繊維で強化された複合材料であり、軽量性、断熱性及び緩衝性を有するとともに通常の木材と同様の圧縮強さを有しており、ノコギリ等で切断加工することができ、かつくぎで固定でき、くぎ引抜き性も木材と同様であり、さらに木材と異なり難燃性であることから特に建築材料として有用である。
【００１７】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
【００１８】
実施例１
レゾール型フェノール樹脂１００重量部に対して塩化メチレン１１重量部を加えてフェノール樹脂含有液を得た。また、フェノール樹脂１００重量部に対しフェノールスルホン酸液を２０重量部の割合で供給できるように、定量供給装置（図１）にセットした。定量供給装置を介してミキシングヘッドから、図２の金型７中のガラス繊維（１３μｍのフィラメント２００〜２０００本を収束させ、その後開繊させたガラスロービング（日東紡績（株）、サーモロックヤーン））に吐出させて含浸させた。
金型７は、図３の如く、前段部を冷却管１３に水を通して１５〜２５℃に、後段部をヒーター９により５０〜６０℃に制御した。
別途試験により温度分布を図３のように制御（前段１５〜２０℃、後段６０℃）したところ、図４に示すような発泡性が得られた。すなわち、１５℃のまま温度制御しなかった場合には発泡倍率が１３．２倍だったのに対し、後段を６０℃に加熱すると発泡倍率が１７．５倍に向上した。また、２０℃のまま温度制御しなかった場合には発泡倍率が１７．４倍だったのに対し、後段を６０℃に加熱すると発泡倍率が２１．３倍に向上した。
【００１９】
実施例２
金型（ダイ）内での発泡、硬化を考慮した場合、吐出樹脂量（ｖm）によってダイ内での発泡倍率が異なり硬化後の密度が変化する。
繊維の体積含有率Ｖfが６％における成形品全体の体積（ｖc）から樹脂の体績（０．９４ｖc）を求め、ｖm／０．９４ｖcと成形品の密度の関係を図５に示す。
樹脂量が少ない場合、発泡の効果もあり密度が低下するが、体積比率が０．１５以下になるとガラス繊維と樹脂の含浸が中央部分で悪くなる。逆に０．２５程度まで増加すると図６に示すように連続的に成形した場合、繊維方向の密度が上昇し、均一な成形が不可能になる。これは、樹脂量の増加と共にダイ内で引抜方向とは逆向きに、発泡状態にある樹脂が多く流動し、硬化したためと考えられる。これらのことから、繊維の体積含有率Ｖfが６％の場合、体積比率が０．２程度で成形するのが最も良いと考えられる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明方法によれば、軽量性、断熱性及び緩衝性を有するとともに通常の木材と同様の圧縮強さを有しており、ノコギリ等で切断加工することができ、かつくぎで固定でき、くぎ引抜き性も木材と同様であり、さらに木材と異なり難燃性であることから特に建築材料として有用なガラス繊維強化フェノールフォーム複合材料が連続して効率良く得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で用いる定量供給装置の概略断面説明図である。
【図２】  本発明で用いる連続引抜成形装置の全体像を示す概略説明図である。図中の１０は拡大正面図である。
【図３】  本発明で用いる金型の概略図とその中の温度分布を示す図である。
【図４】  金型内の温度と時間との関係、及び温度制御による効果を示す図である。
【図５】  本発明方法で得られた成形体における繊維の体積含有率（Ｖf）６％時の樹脂の体積比と成形体の密度との関係を示す図である。
【図６】  本発明方法により得られた成形体の繊維方向の密度分布を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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