(57)【要約】      （修正有）【課題】製造中のスチレン拡散防止を図るとともに、高強度で均一な肉厚、外観の優れた繊維強化プラスチック製管体を製造する方法を提供する。【解決手段】上記製造方法を、筒状の成形型上に被含浸物のシート状の強化繊維基材を配設し、この強化繊維基材の上に、離型材を介して注入樹脂の拡散を促進する樹脂拡散部材を敷設し、これらの強化繊維基材、離型材及び樹脂拡散部材をバッグフィルムによって成形型上に気密に被覆し、このバッグフィルム内を真空減圧状態にしてバッグフィルム内に樹脂を吸引、注入して、強化繊維基材に樹脂を含浸させる繊維強化プラスチック製管体の真空注入成形方法であって、強化繊維基材として繊維編織物、粒状物及び不織布を積層して用いるものとする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の成形型上に被含浸物のシート状の強化繊維基材を配設し、この強化繊維基材の上に、離型材を介して注入樹脂の拡散を促進する樹脂拡散部材を敷設し、これらの強化繊維基材、離型材及び樹脂拡散部材をバッグフィルムによって成形型上に気密に被覆し、このバッグフィルム内を真空減圧状態にしてバッグフィルム内に樹脂を吸引、注入して、強化繊維基材に樹脂を含浸させる繊維強化プラスチック製管体の真空注入成形方法であって、強化繊維基材として繊維編織物、粒状物及び不織布を積層して用いることを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法。
【請求項２】
繊維編織物が、ステッチファブリック、ガラスクロス、カーボンクロスまたはケブラークロスからなる強化繊維編織物であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック製管体の製造方法。
【請求項３】
粒状物が、珪砂またはガラスビーズであることを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化プラスチック製管体の製造方法。
【請求項４】
粒状物が、０．０５〜２ｍｍの平均粒径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製管体の製造方法。
【請求項５】
注入樹脂が、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製管体の製造方法。
【請求項６】
注入樹脂が、０．２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することを特徴とする請求項５に記載の繊維強化プラスチック製管体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化プラスチック製管体の製造方法に関し、さらに詳しくは製造中のスチレン拡散防止を図るとともに、高強度で均一な肉厚、外観の優れた繊維強化プラスチック製管体を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量で高強度な素材として、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が各種産業分野で使用されている。
また、繊維強化プラスチック製管体を製造するのに、フィラメントワインディング（ＦＷ）法が用いられることはよく知られている。しかし、この成形方法は開放された状態で樹脂含浸繊維の成形型への巻付けが行なわれるため、製造中にスチレン等が揮散するなどといった環境上の問題があり、近年では、環境配慮型の成形方法として真空吸引による減圧環境下で成形を行う真空注入成形法が注目されつつある。
【０００３】
真空注入成形法は、基本的には、成形型の上に、強化繊維基材を配置し、適宜離型材を介して樹脂拡散材を設け、これをバッグフィルムで覆い、シールしてバッグフィルムで覆われた内部を真空減圧状態としてバッグフィルム内に樹脂注入を行うことで成形体を得る成形法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０７４６３号公報
【０００５】
この真空注入成形方法を利用して管体を成形する場合、被含浸物である強化繊維基材に織物が汎用されるが、その場合、織物は繊維の引き揃えが完全ではないため、均一に高緊張力で成形型に巻き付けるのは困難であり、そのため成形型へ巻き付ける時の緊張力が弱まり、真空吸引時に図３に示すように繊維基材がたるみ、しわなどの凹凸等の外観不良が生じやすいといった問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情の下、製造中のスチレン拡散防止を図るとともに、高強度で均一な肉厚、外観の優れた繊維強化プラスチック製管体を製造する方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、粒状物と繊維編織物及び不織布の２種類のシート状材料を用い、繊維編織物、不織布間に粒状物を配置し、高緊張力で繊維編織物、不織布を巻き付けることにより、繊維編織物の中に粒状物が入り込み、また、高緊張力で巻き付けるため、粒状物の層がつき固められて、真空吸引時、強化繊維基材がたるみにくくなり、著しい外観凹凸の発生を防止しうることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、筒状の成形型上に被含浸物のシート状の強化繊維基材を配設し、この強化繊維基材の上に、離型材を介して注入樹脂の拡散を促進する樹脂拡散部材を敷設し、これらの強化繊維基材、離型材及び樹脂拡散部材をバッグフィルムによって成形型上に気密に被覆し、このバッグフィルム内を真空減圧状態にしてバッグフィルム内に樹脂を吸引、注入して、強化繊維基材に樹脂を含浸させる繊維強化プラスチック製管体の真空注入成形方法であって、強化繊維基材として繊維編織物、粒状物及び不織布を積層して用いることを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、繊維編織物が、ステッチファブリック、ガラスクロス、カーボンクロスまたはケブラークロスからなる強化繊維編織物であることを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明の第３の発明によれば、第１または２の発明において、粒状物が、珪砂またはガラスビーズであることを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜３のいずれかの発明において、粒状物が、０．０５〜２ｍｍの平均粒径を有することを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法が提供される。
【００１２】
また、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明において、注入樹脂が、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂であることを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の第６の発明によれば、第５の発明において、注入樹脂が、０．２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することを特徴とする繊維強化プラスチック製管体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の製造方法によれば、製造中のスチレン拡散防止が図れるとともに、得られる繊維強化プラスチック製管体は、高強度で、肉厚が均一で厚みのバラツキが小さく、たるみやシワ等の凹凸の少ない優れた外観を確保しうるという顕著な効果が奏される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の製造方法は、繊維強化プラスチック製管体の真空注入成形方法であって、強化繊維基材として粒状物、繊維編織物及び不織布を積層して用いるものである。
以下、本発明の製造方法について、それに用いられる強化繊維基材や注入樹脂、真空注入成形方法等について詳細に説明する。
【００１６】
１．強化繊維基材
強化繊維基材には、繊維編織物、不織布粒状物、粒状物が積層されて用いられる。
【００１７】
＜繊維編織物＞
繊維編織物としては、例えば、一般に基材として使用されている繊維性素材からなる編織物、中でも強化繊維編織物が挙げられ、ステッチファブリック、ガラスクロス、カーボンクロス、ケブラークロスが、樹脂の浸透性に優れ、繊維基材の方向を自由に変えることができ、強度設計の自由度が大きく好ましい。
【００１８】
＜粒状物＞
粒状物は特に制限されないが、セラミックスや、金属や、サーメットや、その他の無機材料等の無機質のものが一般に用いられる。
セラミックスとしては、例えばシリカ、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、チタニア、酸化鉄、チタン酸カリウム等の酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、フロゴパイト、マスコバイト、ゼオライト、セリサイト、パイロフィライト、ベントナイト、アルミナシリケート、タルク、クレー、カオリン、珪酸カルシウムなどの珪酸塩、水酸化マグネシウムなどの水酸化物、硅砂、マイカ、ガラス、サイアロン、スピネルムライト、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪素などが挙げられ、これらは１種用いてもよいし、また、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
粒状物として好ましくはセラミックスビーズ、セラミックス成形体、例えば陶器や磁器等の粉砕物等が用いられ、中でも特に珪砂が樹脂の浸透性に優れ、安価であり、熱硬化性樹脂で硬化させて得られる積層品としての品質も優れており好ましく、また、ガラスビーズでもよい。
粒状物の平均粒径は０．０５〜２ｍｍの範囲が好ましい。平均粒径が０．０５ｍｍ未満になると樹脂の浸透性が悪くなるし、また２ｍｍを超えると空隙率が大きくなって樹脂比率が高まり、コスト高となるし、また厚物成形では樹脂のクラックが発生し易くなる。平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定機を用いて常法に従って測定した粒径分布に基づき求められるものである。
粒状物の形状は、立方形、紡錘形、柱状形、針状形、球形、不定形等であるが、好ましくは球形、立方形、紡錘形がよい。
【００１９】
＜不織布＞
不織布としては、一般に繊維強化プラスチックの外観向上のために用いられているガラス繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維などが挙げられる。不織布の目付けとしては、２５〜１００ｇ／ｍ２が好ましい。
【００２０】
本発明方法において、繊維編織物と不織布とは図５に示すように、交互にテンションをかけながら成形型に巻き付け、粒状物を繊維編織物の上に散布しながら積層する。
【００２１】
２．注入樹脂
注入樹脂としては、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が好ましく、さらには、０．２Ｐａ・ｓ以下の粘度を有するものが含浸性を考慮すると好ましい。
【００２２】
上記注入樹脂には、更に必要に応じて、耐候性等の耐久性を向上させるための紫外線吸収剤、紫外線劣化防止剤、酸化劣化防止剤、顔料、難燃剤等の公知の添加剤を添加してもよい。
【００２３】
３．真空注入成形方法
本発明方法においては、上記原材料を用いて、真空注入成形方法により、所望の繊維強化プラスチック製管体が得られる。
真空注入成形方法について、図１の模式図を参照して説明すると、筒状の成形型１には、所定の強化繊維基材が後述するように積層形態で配設され、該基材上に離型材を介し樹脂拡散部材が敷設され、これらの強化繊維基材、離型材及び樹脂拡散部材をバッグフィルム５で成形型上に気密に被覆し、このバッグフィルム内を真空減圧状態にしてバッグフィルム内に注入用樹脂を吸引、注入して、強化繊維基材に樹脂を含浸させるようになっている。
【００２４】
すなわち、図１のＡ−Ａ´断面図としての図２をも参照すると明らかなように、円筒状の成形型１の外周上には強化繊維基材２、離型材３及び樹脂拡散部材４がこの順に配設、積層され、これをバッグフィルム５で覆い、バッグフィルム内が気密になるようにシール材６でシールされている。離型材３は、樹脂の離型性を高めるものであり、注入用樹脂と非接着性の材料からなるシートが好ましい。
離型材３の上に敷設された樹脂拡散部材４は、注入用樹脂の拡散を促進するものであり、注入用樹脂を強化繊維基材２に偏りなく含浸させるとともに、成形型１上の所望の範囲全体に注入用樹脂を拡散させうる網状のシート材が好ましい。
バッグフィルム５はこれらの各材の積層された成形型１を気密に被覆するものであって、この種の真空注入成形法に一般的に用いられる気密な合成樹脂製のフィルム材であれば特に限定されない。
シール材６は粘着材料等であって、成形型１の両端側部において、バッグフィルム５を成形型１の表面に固着し、それにより、成形型１とバッグフィルム５との間を、気密かつ密閉された成形部として構成するようにするものである。
また、バッグフィルム５で被覆した成形型１には、このバッグフィルム５内に注入用樹脂を注入する注入ライン７が接続され、さらに成形部内の空気を真空吸引して減圧する真空減圧源（図示せず）およびこの真空減圧源に接続した真空減圧ライン８が接続されている。
そして、このように構成された成形部内に真空吸引による真空減圧状態下で注入用樹脂を注入し、所望の形状の繊維強化プラスチック製管体が得られる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの例によって何ら限定されるものではない。
【００２６】
実施例
上記の図１の模式図で参照されるとおりの真空注入成形方法により、下記の注入用樹脂、各種材を用いて、直径１６０ｍｍφ、長さ３００ｍｍの繊維強化プラスチック製管体を作製した。
注入用樹脂：ネオポール８２５０（商品名、日本ユピカ株式会社製）
樹脂拡散部材：ＧＲＥＥＮＦＬＯＷ  ７５（商品名、ＡＩＲＴＥＣＨ社製、０．８８ｍｍ厚のポリプロピレン製ネット）
離型材：ＢＬＥＥＤＥＲ  ＬＥＡＳＥ  Ｂ（商品名、ＡＩＲＴＥＣＨ社製、０．０１１ｍｍ厚  シリコーンコートされたポリアミド製シート）
強化繊維基材
強化繊維編織物：イージーファブＷＦ８００（商品名、ＦＲＰサービス株式会社製、繊維配向  ０゜、９０゜のステッチファブリック、質量  ８１０ｇ／ｍ２）  ４枚
不織布：スパンボンド２０３０７ＷＴＤ（商品名、ユニチカ株式会社製、厚さ０．１６ｍｍ）４枚
粒状物：硅砂５号（一般市販品、粒径０．３〜０．６ｍｍ）散布量１，０３０ｇ／ｍ２  ３層
【００２７】
比較例
強化繊維基材として、強化繊維編織物のみを６枚用いた以外は実施例と同様にして直径１６０ｍｍφ、長さ３００ｍｍの繊維強化プラスチック製管体を作製した。
各例の外観評価結果及び厚み（単位ｍｍ）の測定結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
これより、比較例では、シワが発生し、肉厚にバラツキがあるのに対し、実施例ではシワが発生せず、肉厚もバラツキが小さいことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明方法は、シワが発生せず、肉厚もバラツキが小さい繊維強化プラスチック製管体を製造することを可能にし、産業上大いに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の製造方法に用いられる成形装置の一例の模式図。
【図２】図１の成形装置におけるＡ−Ａ´断面図。
【図３】真空吸引時の繊維基材のたるみ状態を示す模式図。
【図４】被含浸物の繊維基材の一例の模式図。
【図５】被含浸物の巻き付け方法を示す模式図。
【符号の説明】
【００３２】
１  成形型
２  強化繊維基材
３  離型材
４  樹脂拡散部材
５  バッグフィルム
６  シール材
７  注入ライン
８  真空減圧ライン
【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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