(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続的に押出成形し、あるいは既に押出成形された熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続供給するとともに、熱硬化性樹脂で一体的に結着した複数の補強用長繊維束を繊維束ごとに絞り成形しつつそれぞれの中芯の外周に添設して中間層を成形した後、該中間層で被覆された複数の中芯を左右、上下あるいは斜めに添設して全体を絞り成形し、これらの外周を熱可塑性樹脂で被覆一体化して外層を成形し、冷却した後、前記中間層を加熱硬化することを特徴とする繊維強化複合成形体の製造方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続的に押出成形し、あるいは既に押出成形された熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続供給して該中芯を左右、上下あるいは斜めに添設するとともに、液状の熱硬化性樹脂を含浸した複数の補強用長繊維束を繊維束ごとに絞り成形しつつ前記中芯の外周および中芯間に添設し、さらに全体を絞り成形することで中間層を一体成形した後、該中間層で被覆された複数の中芯の外周を熱可塑性樹脂で被覆一体化して外層を成形し、冷却した後、前記中間層を加熱硬化することを特徴とする繊維強化複合成形体の製造方法。
【請求項３】
前記中間層の肉厚が、前記中芯の肉厚の０．５〜３倍であり、または前記外層の肉厚の０．５〜３倍となるように成形することを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化複合成形体の製造方法。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂を含浸した複数の補強用長繊維束は、繊維束ごとに絞り成形する際において、前記複数の中芯の間に形成される脚部に位置するものの絞り率を他の部位のそれよりも高めて該脚部のガラス繊維含有率を高く設定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の繊維強化複合成形体の製造方法。
【請求項５】
前記中空状中芯は、当該中芯の引取方向に対して放物線を描くように左右あるいは上下に添設されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の繊維強化複合成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば繊維強化複合成形体およびその製造方法に関し、より詳細には、軽量で強度が高く、寸法精度の優れた構造用部材として使用するのに好適な繊維強化複合成形体、並びに、これを高速度、かつ効率よく製造することができる製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設または土木工事におけるコンクリート型枠の組立には、端太材と称する支持材が使用されている。この端太材としては、鋼製、アルミ製のものが一般的であるが、重量が重く、発錆し、コンクリートが付着しやすいといった課題があるため、軽量で強度が高く耐食性に優れたＦＲＰ製のパイプが一部で使用されている。
【０００３】
また、柱、支柱、フェンス、足場材等の各種構造物の構造用部材として、引抜き成形によるＦＲＰ製中空部材が使用されるようになってきており、一辺あるいは直径が６０ｍｍを越える大型の断面形状のものが使用されている。このような大型の断面形状のＦＲＰを引抜き成形する場合、硬化金型を使用する引抜き成形では金型が大型で複雑となり、引抜き抵抗が非常に大きくなるため、大型の引取機を必要とするとともに金型強度を上げる必要があり、金型コストが嵩むという課題がある。加えて、引取速度も１ｍ／ｍｉｎ以下と遅いという課題もある。
【０００４】
ＦＲＰ製のパイプとして、熱可塑性樹脂製の内層管材（以下、中芯と称する）、ＦＲＰ製の中間層、熱可塑性樹脂製の外層被覆の三層構造よりなる角パイプ（例えば、宇部日東化成株式会社製の商品名「コンポーズ」）がある。このような三層構造よりなる角パイプは、硬化金型を使用せず、中芯および外層被覆により形状を維持して硬化するため硬化成形速度を早くでき、また、金型代などの部品コストが大幅に削減できるため経済的である等といった利点がある。この角パイプは、一辺が５０〜６０ｍｍのほぼ矩形の断面形状をなしているが、一辺の寸法が比較的大きいので、圧縮強度、曲げ強度を維持するために、中間層の肉厚、中芯の肉厚が厚くなっている。このため、重量を軽減した意義が没却されるだけでなく、省資源、経済性の面からも改良すべき点があるほか、中空部の寸法精度が不十分であるといった課題もある。
【０００５】
さらに、一辺の寸法が６０ｍｍを超えて大きくなると、上述したように、中芯の肉厚、中間層の肉厚を厚くせざるをえないが、この場合には、断面形状が変形しやすいという問題が生じることから、これを抑えるためにさらに中芯を厚くする必要がある。これは、中間層の肉厚が厚くなると、ＦＲＰの硬化発熱が大きくなる結果、中芯の強度が低下して変形し易くなるからであり、また、硬化収縮も大きくなり、辺部が凸状または凹状に変形し易くなるからである。
【０００６】
また、上記硬化発熱と硬化収縮のほかに次のような変形要因もある。すなわち、液状熱硬化性樹脂を含浸した補強長繊維よりなる中間層が賦形ノズルから出るとき、既に冷却固化した中芯の辺部の反発力（賦形ノズルの通過中に熱硬化性樹脂を絞り出すための通過抵抗、圧力により変形するが、この圧力が解放されるために生じる）によって中間層の角部は変形が少ないが辺部が外側へ凸状に膨らむことになる。一辺の長さが大きくなるほどこの傾向は顕著になり、一辺の長さが６０ｍｍ程度までの角パイプの場合は、上記のような変形を見込んで賦形ノズルの内面を凹状に湾曲させることで変形を解消することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一辺の長さがさらに大きくなると、上記変形も大きくなり、その解消が困難となる。断面形状が円形である場合には、上記のような原因で生じる変形は少ないが、中空部の直径が大きくなると強度を維持するために１０ｍｍを越えるような中間層の厚みとする必要が生じ、重量増加を招く。断面形状が長方形であると、長辺の変形は特に大きくなり、長辺（巾）／短辺（高さ）比が大きくなるほど、特に長辺／短辺比が１．５／１を越えると変形量が大きくなり、賦形ノズルの湾曲による修正が困難となる。建築・土木工事用の足場材としては、厚み２０〜６０ｍｍ程度、巾２００〜３００ｍｍ程度のＦＲＰ中空材が使用されるのが一般的であるが、巾６０ｍｍを超えると以上のような変形が大きくなり、強度の低下を招くとともに、保管運搬時における段積み重ねの安定性が悪化するという課題がある。
【０００８】
また、長辺／短辺の比が１．５／１を越えると、圧縮強度も低下する。これは、巾方向で若干の変形があると、応力集中のため中間ＦＲＰ層に縦割れが生じやすくなるためであり、また中央部に集中荷重がかかりやすくなるためである。この場合、ガラスクロス、ガラスマット等を使用して補強用長繊維を巾方向にも配置することで改善することができるが、長手方向の剛性が低下するとともに、工程増、目付増を招きコストアップにつながる。また、上下左右の外周部以外に、長手方向に上下のＦＲＰ面を連結するＦＲＰよりなる脚部を複数配した梯子状の断面形状とする方法も考えられるが、硬化金型を使用する場合には、金型がさらに複雑となり、また、引抜き抵抗も極端に大きくなる。角形の大型断面の場合には、ＦＲＰ脚部を十文字にした田型、あるいは三角形断面の中空部としたトラス構造等が強度、寸法精度を向上し、軽量化する方法として考えられるが、同様の理由で工業的に生産できる方法がなかった。
【０００９】
本発明は、一辺あるいは直径が６０ｍｍを越える大型の繊維強化複合成形体において、強度、寸法精度に優れ、かつ、軽量で工業的に高能率で生産できるものがなかった点に着目してなされたもので、肉厚を薄くしても強度、剛性を維持することができ、軽量化、省資源化を図ることができるとともに断面形状の変形が少ない三層構造の繊維強化複合成形体とその製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
（１）本発明のうち請求項１に記載の方法発明は、熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続的に押出成形し、あるいは既に押出成形された熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続供給するとともに、熱硬化性樹脂で一体的に結着した複数の補強用長繊維束を繊維束ごとに絞り成形しつつそれぞれの中芯の外周に添設して中間層を成形した後、該中間層で被覆された複数の中芯を左右、上下あるいは斜めに添設して全体を絞り成形し、これらの外周を熱可塑性樹脂で被覆一体化して外層を成形し、冷却した後、前記中間層を加熱硬化することを特徴とする。
なお、本発明において、中芯は、要求される性能、用途によりその形状が適宜決定される。ここで、請求項にいう任意の断面形状とは、正方形、長方形、台形、平行四辺形、三角形、六角形等の多角形形状、および真円、楕円等はもちろん、弓形、扇形等を含む。
また、本発明において、中芯、中間層、外層を強固に接着させるためには、相互に相溶性を有する材料を選択することが好ましく、中間層を構成する熱硬化性樹脂（マトリックス樹脂）としては、スチレン系不飽和ポリエステル樹脂を用いることがコスト、物性のバランスがよく好適である。また、中芯または外層を形成する熱可塑性樹脂としては、ＰＳ、ＡＳ、ＡＥＳ、ＡＡＳ、ＡＢＳ、スチレン変性ＰＰＥ、ＰＭＭＡ、ＰＣ等、およびこれらを任意に組み合わせたもの、または他の熱可塑性樹脂（ＰＢＴ、ＰＡ、ＰＰ等）とのアロイ樹脂が挙げられる。特に、ＰＳ、ＡＳ、ＡＥＳ、ＡＡＳ、ＡＢＳは、スチレン系不飽和ポリエステル樹脂との接着性が良好で、最終成形物の強度を向上することができ、コスト、物性のバランスがよいため好適である。
【００２１】
この発明によれば、複数の中芯の間に熱硬化性樹脂からなる中間層が形成されてこれを脚部とすることができるため、強度、剛性が高く中央部に集中荷重がかかっても変形しづらい三層構造の繊維強化複合成形体を容易に形成することができる。しかも、この発明によれば、製造し得る繊維強化複合成形体のバリエーションが豊富となるので、中空部を複数設けた形態の多様性が広がるとともに、かかる複雑な構造の繊維強化複合成形体であっても、高速度かつ効率よく製造できるようになる。
【００２２】
（２）本発明のうち請求項２に記載の方法発明は、熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続的に押出成形し、あるいは既に押出成形された熱可塑性樹脂からなる複数の中空状中芯を連続供給して該中芯を左右、上下あるいは斜めに添設するとともに、液状の熱硬化性樹脂を含浸した複数の補強用長繊維束を繊維束ごとに絞り成形しつつ前記中芯の外周および中芯間に添設し、さらに全体を絞り成形することで中間層を一体成形した後、該中間層で被覆された複数の中芯の外周を熱可塑性樹脂で被覆一体化して外層を成形し、冷却した後、前記中間層を加熱硬化することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、脚部に添設される繊維束を減らすことができるため、中芯の間隔を狭くすることができるし、添設方向に長い絞り成形ノズルを採用することができるので、この場合、外形を平滑に成形することができる。しかも、この発明によれば、製造し得る繊維強化複合成形体のバリエーションが豊富となるので、中空部を複数設けた形態の多様性が広がるとともに、かかる複雑な構造の繊維強化複合成形体であっても、高速度かつ効率よく製造できるようになる。
【００２４】
（３）本発明のうち請求項３に記載の方法発明は、前記中間層の肉厚が、前記中芯の肉厚の０．５〜３倍であり、または前記外層の肉厚の０．５〜３倍となるように成形することを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、従来の製造装置を大きく変更することなく、中間層で被覆された複数の中芯を左右あるいは上下に添設するだけで、一辺が６０ｍｍ以上の大型の繊維強化複合成形体において、肉厚を薄くしても強度、剛性を維持することができ、軽量化、省資源化を図ることができるとともに断面形状の変形が少ない三層構造の繊維強化複合成形体を製造することができる。しかも、複数の中芯を添設して一体化する際に絞り成形をしても、その前段階で予め絞り成形がなされているため、一体化時における圧力を減らすことができ、中芯の変形を抑えることができる。
【００２６】
（４）本発明のうち請求項４に記載の方法発明は、前記熱硬化性樹脂を含浸した複数の補強用長繊維束は、繊維束ごとに絞り成形する際において、前記複数の中芯の間に形成される脚部に位置するものの絞り率を他の部位のそれよりも高めて該脚部のガラス繊維含有率を高く設定することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、脚部の機械的強度を高めることができるため、最終絞り成形時における変形を抑えることができる。また、最終絞り成形時には、外周に位置する繊維束のみが絞り成形されやすく脚部に位置する繊維束は絞り成形されにくいが、この発明によれば、最終的なガラス繊維含有率（ガラスコンテント；以下、ＧＣと略す）を全体で均一にすることができる。ここで、脚部のＧＣは、例えば、他の部位における絞り率を、最終ＧＣの９０〜９５％としたとき、最終ＧＣの９５〜１００％とする。
【００２８】
（５）本発明のうち請求項５に記載の方法発明は、前記中空状中芯は、当該中芯の引取方向に対して放物線を描くように左右あるいは上下に添設されることを特徴とする。この発明によれば、連続的な引取動作をきわめて円滑に行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
《実施例１》
図１（ａ）は本発明にかかる繊維強化複合成形体の連続製造装置を示している。
【００３１】
ＡＢＳ樹脂（宇部サイコン株式会社製Ｙ６７２Ｂ）等のＰＳ系熱可塑性樹脂を押出機１より複数本同時に成形して連続的に押出し、マンドレルを使用した内径サイジングあるいは真空サイジングによる外径サイジング槽２により、肉厚１．４ｍｍ、外形寸法２６．９×２５．４ｍｍの中空で断面が四角形の管材（目付け１３５ｇ／ｍ）を成形して中芯とし、これを二本添設した状態で引取機３により図中右方向へ引き取る。
【００３２】
一方、補強用長繊維としてガラスロービング（日東紡績株式会社製のＲＳ−４４０ＲＲ−５２６）４を含浸槽５に通過させて不飽和ポリエステル樹脂を含浸させ、分散ガイド、複数の絞りノズル（ダイス）６を順に通過させて絞り成形しつつ前記中芯の外周の所定位置に添設する。
【００３３】
中間層は、中芯の周囲に配置された分散ガイド、絞りノズルにより、所定の形状、および所定のＧＣとなるまで不飽和ポリエステル樹脂が絞り込まれる。絞りノズルは、上流側から順に、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す形態のもの等が配置される。
【００３４】
図２（ａ）は、二つの中芯を左右に添設するよう案内するほぼ四角形状のガイド２０と、ガラス繊維束を中芯の辺部に対向して添設させつつこれを絞り込むための長方形状のノズル２１と、ガラス繊維束を中芯の角部に対向して添設させつつこれを絞り込むための円形状のノズル２２とを備える。同図では、二つの中芯の間に位置して脚部を成形するためのノズルは左右二列になっている。このとき、最終成形物の外周部に位置するガラス繊維のＧＣを設定値の９０〜９５％、中芯の間に位置する脚部のガラス繊維のＧＣを設定値の９５〜１００％としておく。同図（ｂ）は、それぞれの中芯の外周部にガラス繊維束を一体化するためのほぼ四角形状のノズル２３を示している。
【００３５】
そして、同図（ｃ）はほぼ四角形状のノズル２４を示し、ノズル２４は、ガラス繊維全体を最終絞り率（１００％）となるまで絞り成形しながらこれらを一つのユニットに一体化する。このように、一体化される前に脚部の絞り率を高く設定しておくことにより、一体化される際における最終成型品の脚部ＧＣの絞り不足によるＧＣの低下を防ぎ、最終的なＧＣを全体的に均一化できる。
【００３６】
なお、ガラス繊維束単体での絞り成形と、中芯との一体化時における絞り成形は、いずれも連続的に行われるとともに、絞り込みも徐々に行われる。これにより、二つの中芯の間隔を急激に変化させることがないので、抵抗が小さくかつ変形も小さく、連続成形が可能となる。また、中空状中芯は、当該中芯の引取方向（中心軸方向）に対して、当該中芯の中央線の描く形状である放物線（二次曲線）を描くように左右に添設される。これにより、引取抵抗を減らして変形を防止することができる。
【００３７】
次いで、最終ノズルを通過させ、外層押出機７によりＡＢＳ樹脂を円形状に押出し、滑りサイジングプレート（ダイ）８を用いて冷却し、形状を整える。その後、熱湯硬化槽９等を通過させることにより未硬化樹脂を硬化して中間層を形成する。なお、不飽和ポリエステル樹脂は、ＢＰＯ系の過酸化物硬化剤を用いて硬化することが好ましい。
【００３８】
そして、冷却水槽１０を通過し、引取機１１によって引き取られる成形体はカッター１２により所定長に切断される。
【００３９】
最終的に得られた繊維強化複合体は、図３に示されるように、中芯１００、中間層２００、外層３００の三層構造からなる、全体が巾６０ｍｍ、高さ３０ｍｍの矩形状であり、外層の肉厚は１ｍｍ、単位重量は１０８０ｇ／ｍであった。また、中芯１００の隅部に位置する中間層２００は、他の部位より肉厚となっている。
【００４０】
ここで、曲げ剛性および曲げ強さは、島津製作所株式会社製のオートグラフＩＳ−２０００を用い、スパン１０００ｍｍにて３点曲げ試験を行い、次の計算式により求めたところ、曲げ剛性は１．９４×１０8 ｋｇ・ｍｍ2 、曲げ強さは６５０ｋｇであった。なお、クロスヘッドスピードは２０ｍｍ／ｍｉｎとした。
曲げ剛性ＥＩ＝（Ｗ・Ｌ3 ）／（４８・δ）
但し、Ｗ：荷重、Ｌ：スパン、δ：たわみである。
【００４１】
また、ミネベア株式会社製の万能試験機ＴＣＭ−５０００Ｃを用い、サンプル長５０ｍｍにて平板圧縮試験を行い、巾６０ｍｍの方向と高さ３０ｍｍの方向のそれぞれについて圧縮強さを測定したところ、圧縮強さは巾６０ｍｍの方向で１５１０ｋｇであった。
【００４２】
さらに、二つの中芯に対し、縦方向および横方向について中央部と角部における内寸法を測定したところ、その差の最大値は、縦方向では０．２５ｍｍ、横方向では０．２ｍｍであった。
【００４３】
なお、本発明において、中芯の断面形状は断面三角形等の矩形や、円形とすることもできるし、中芯の添設方法も左右のみでなく上下にしたり、上下および左右にすることもできる。中芯を上下および左右の田の字型に一体化する場合には、最終成形体の上下面と脚部（側面および中央の十字状部）を中芯とは別個に絞り成形することが好ましい。
【００４４】
《実施例２》
最終成形体の外形寸法を実施例１と同じく６０ｍｍ×３０ｍｍ、外層の肉厚を１ｍｍ、中間層の肉厚を２ｍｍ（脚部の肉厚も２ｍｍ）とした。中芯の外形寸法を２５．９ｍｍ×２４．０ｍｍ、その肉厚を１．４ｍｍとした。
中芯間の脚部の肉厚が実施例１と同様に若干厚くなったが、軽量性、剛性、寸法精度、強度に優れた繊維強化複合体を得ることができた。
【００４５】
《実施例３》
外形寸法を実施例１，２と同じく６０ｍｍ×３０ｍｍとしたが、外層の肉厚を０．７ｍｍ、中間層の肉厚は外周部および脚部ともに１．３ｍｍとした。中芯の外形寸法を２７．４ｍｍ×２６．０ｍｍとし、その肉厚を１．４ｍｍとした。
中芯の周囲を囲む未硬化状不飽和ポリエステル樹脂含浸ガラス繊維層の肉厚は、均一なことが絞り成形時の圧力を均一化し、変形を防ぐために好ましいが、上記実施例１および２では、中芯間の脚部の中間層の肉厚が両端部の肉厚よりも大きくなっている。これを防いで両端部と同一にするためには、中央脚部に相当する部分の中間層の肉厚を外周部に相当する部位の肉厚より小さくする必要があるが、肉厚が薄くなり絞り成形圧力が上がって圧力バランスがとれないため、中芯の位置に変動をきたすおそれがある。
【００４６】
そこで、本実施例では、図４（ａ）に示すように、二つの中芯を左右に添設した状態で、不飽和ポリエステル樹脂を含浸したガラス繊維束を最終成形物の外周部および中芯の間に位置する脚部に添設して絞り成形した後、同図（ｂ）に示すように、全体を絞り成形して一体化する。この場合、（ａ）の段階において、外周部のＧＣを設定値の９０〜９５％としておくのに対し、脚部のＧＣを設定値の９５〜１００％に設定することにより、一体化時における変形を防止することができる。また、同図では、最終成形体の上下に位置する絞り成形用のノズルが添設方向に長い長方形となっている。
【００４７】
《実施例４》
外層の肉厚を０．７ｍｍ、中間層の肉厚を２ｍｍ、中芯の外形寸法を２６．３×２４．６ｍｍとした。実施例３と同様に中間層の肉厚が均一で中空部の歪みの少ない繊維強化複合体が得られた。
【００４８】
《実施例５》
実施例３と同じ中芯、中間層、外層の肉厚にて外形寸法を５ｍｍ大きくした（６５ｍｍ×３５ｍｍ）繊維強化複合体を実施例３と同様に作成した。また、中芯の外形寸法を２９．９ｍｍ×３１．０ｍｍとした。実施例３と同様に中間層の肉厚が均一で中空部の歪みが少ない繊維強化複合体を得た。高さを３５ｍｍとしているため、曲げ剛性（単位重量あたりの曲げ剛性）も良好である。
【００４９】
《実施例６》
実施例１と同様に、中間層の肉厚を２．５ｍｍ（外層の肉厚１ｍｍ、中芯の肉厚１．４ｍｍより大きい）とした。
【００５０】
《実施例７》
中芯の肉厚を１ｍｍとした。
【００５１】
《実施例８》
実施例３の中間層の肉厚を２．５ｍｍとし、外層の肉厚を０．７ｍｍとした。
【００５２】
《比較例１》
外形寸法５３ｍｍ×２３ｍｍの中芯を使用して、脚部のない繊維強化複合体を製造した。分散ガイド、絞りノズルは、脚部に相当する孔部はなく、中芯の案内孔は１つであるが、実施例１と同様に設計した。脚部がないため、中間層の肉厚のむらおよび中芯の中空部の歪みが非常に大きい。
【００５３】
《実施例１〜８と比較例の結果の対照》
以上の実施例１〜８、比較例について、その物性および各部寸法の測定結果を表１および表２に示す。
【００５４】
【表１】
0003786502.tif 000002
【００５５】
【表２】
0003786502.tif 000003
【００５６】
但し、中芯の肉厚、外形寸法は複合成形前の単体での平均値である。また、中間層の肉厚は外周部の平均値およびその変動範囲と、脚部の肉厚の平均値とその変動範囲とで示している。
【００５７】
《実施例９》
以上の実施例では、中芯を二本添設してなる繊維強化複合体とその製造法について説明したが、以下の実施例では、中芯を三本以上の多数本とした繊維強化複合体とその製造方法について説明する。
【００５８】
本実施例では、図１（ａ）において、ＡＢＳ樹脂（宇部サイコン株式会社製Ｙ６７２Ｂ）を押出機１より５本同時に連続的に押出し、マンドレルを使用した内径サイジングにて、肉厚１．５ｍｍ、外形寸法３７．６×３０（内形寸法３４．６×２７）ｍｍの長方形断面（長辺（巾）／短辺（高さ）比は１．３８）を有する管材（２２５ｇ／ｍ）を成形して中芯とし、５本の中芯を引取機３にて連続的に供給する。
【００５９】
一方、補強用長繊維として日東紡績株式会社製のガラスロービング（ＲＳ−４４０ＲＲ−５２６）４２６本を含浸槽５に通過させて不飽和ポリエステル樹脂（日本ユピカ株式会社製のユピカ３４６４を７５部、同社製の低収縮化剤Ａ−０２を２５部、化薬アクゾ製のカドックスＢＣＨ−５０を４部、同社製のカヤブチルＢを０．５部）を含浸させ、分散ガイド、絞りノズルを通過させて、不飽和ポリエステル含浸ガラス繊維束にて５本の中芯をそれぞれ囲繞した後、一体化した。
【００６０】
本実施例で用いられる絞りノズルは、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示される形態および配置をしている。まず、図５（ａ）に示すように、五本の中芯を左右に添設した状態で、不飽和ポリエステル含浸ガラス繊維束を最終成形物の外周部および中芯の間に位置する脚部に添設して絞り成形した後、同図（ｂ）に示すようにそれぞれの中芯ごとに絞り成形して一体化し、さらに同図（Ｃ）のように全体を絞り成形して一体化する。この場合、ＧＣは（ａ）の段階で設定ＧＣに対して９１％、（ｂ）で９６％、（ｃ）で１００％とする。
【００６１】
最終絞りノズルを通過した後、口部形状が楕円形（３００×１２０ｍｍ）の口金より、ＡＢＳ樹脂（宇部サイコン株式会社製サイコラックＧＳＥ．４５０）を押出し被覆する。その後、硬化層にて９５℃にて硬化し（硬化槽長は１２ｍ）、引取機にて引き取った。この際、引取速度は１．８ｍ／ｍｉｎとした。８０℃の乾燥炉にて４８時間後硬化することにより最終的に得られた繊維強化複合体は、図６に示される形態となり、外形寸法が２００×３６ｍｍ、目付けが４０４０ｇ／ｍとなった。中間層２００の厚みは、脚部２００Ａで２．０ｍｍ、両側面部２００Ｂで１．０ｍｍ、上下面部２００Ｃで２．０ｍｍとなった。
【００６２】
圧縮強度を評価したところ良好な値を示し、中空部の変形も小さかった。
【００６３】
《比較例２》
実施例９のように外形寸法２００×３６ｍｍにて脚部のないものは製造できないので、６０×３０ｍｍの外形寸法、５７×２７ｍｍの内形寸法を有する断面長方形の１本の中芯と、含浸槽にて不飽和ポリエステル樹脂を含浸したガラスロービング（Ｓ−４４０，ＲＲ−５２６）からなる中間層（厚み２．０ｍｍ）と、熱可塑性樹脂からなる外層（厚み１．０ｍｍ）の三層構造よりなり、外形寸法が６６×３６ｍｍ（したがって、高さが実施例９と同じ）の繊維強化複合体を得た（図７を参照）。製造方法は、実施例９と同様である。なお、中芯の中空部の長辺（巾）／短辺（高さ）比は２．１１／１、すなわち１．５／１以上となっている。
このようにしてなる繊維強化複合体は、中空部の変形、特に、長辺の変形、凹みが大きかった。
【００６４】
実施例９と比較例２の結果を表３に示す。
【００６５】
【表３】
0003786502.tif 000004
同表において、圧縮強度は、繊維強化複合体を長さ５０ｍｍに切断し、１．０ｍｍ／ｍｉｎの速度で平板圧縮試験を行い、圧縮破壊時の荷重をサンプルの表面積で除した。ここで、実施例９の表面積は５０×２００ｍｍ2 、比較例１の表面積は５０×６６ｍｍ2 である。
【００６６】
実施例９では、中空部の寸法比が１．２８と１に近いことに加え、寸法自体も３０ｍｍ程度と小さくなっているため、中空部の変形がほとんどなく、強度が高い。また、軽量性にも優れている。
【００６７】
また、実施例９で使用した分散ガイド、絞りノズルを使用し、最終絞りノズルを交換し、分散ガイド、絞りノズルの位置を左右に移動することで、中芯を４本とした１６０．４×３６ｍｍの断面寸法をもつ繊維強化複合体を、大きな設備変更を伴わないで製造することができる。さらに、中芯を３本とした１２０．６×３６ｍｍの断面寸法の複合体については、両側面部に位置する中芯を使用しないで中央側に位置する３本を使用することで、大きな設備変更を伴うことなく、絞り成形部分を使用することができる。被覆ダイスほかの設備についても、大きな変更を伴わないで、品種の切替えに容易に対応することができる。
【００６８】
《実施例１０》
図８に示されるように、外形寸法６０×６０ｍｍ、外層厚み１．０ｍｍ、中間層外形寸法５８×５８ｍｍ、中芯外形寸法２６．２５×２６．２５ｍｍ（厚み１．５ｍｍ）の断面田型の繊維強化複合体を製造した。
ＡＢＳ樹脂（宇部サイコン株式会社製のＹ６７２Ｂ）を使用して２６．２５×２６．２５ｍｍ、厚み１．５ｍｍ（目付１５０ｇ／ｍ）を角形のマンドレルを使用して押出成形し、これを７ｍにカットして中芯とし、この中芯を４本づつピンチローラにて上下２段に分けて供給した。
【００６９】
一方、補強用長繊維として、ガラスロービング２３２本を上部含浸槽、下部含浸槽（ともに図示しない）に分けてこれに不飽和ポリエステル樹脂を含浸し、図９（ａ）に示すように、４本の中芯用ガイド孔３０の周囲に多数の分散ガイド孔３１を配置して中芯の周囲に添設した。なお、上部含浸槽で不飽和ポリエステル樹脂が含浸されたガラスロービング用の分散ガイド孔に×印を付した。
【００７０】
さらに、図９（ｂ）のような分散ガイドを経て同図（ｃ）のような絞りノズルにて所定ＧＣまで絞り込んだ後、一括して同図（ｄ）の絞りノズル３５にて一体化し、外周部の中間層ＦＲＰを所定ＧＣに絞り込んだ。ここで、図９（ｃ）の絞りノズル孔３３，３４では、外周部３３はＧＣ５３vol ％（設定ＧＣ比９５％）まで、外周部以外の脚部３４（十字部および外周部との間の角部に相当する部分）は５６％（設定ＧＣ比１００％）とした。このようにすることで、脚部の中間層の厚みを設定値にできるとともに、外周部の中間層ＦＲＰの絞り込み圧力により、中芯と中間層との一体化ができる。その後、リング状の吐出口部を有する被覆ダイス（図示しない）により被覆厚み１ｍｍにて被覆し、滑りサイジングノズルにより水冷サイジングした後、９５℃の熱湯硬化槽で硬化した。引取速度は１．５ｍ／ｍｉｎとした。８０℃の乾燥炉にて４８時間後硬化した後、圧縮試験を実施した。
【００７１】
その結果、中空部は全く変形のない正方形状を示し、良好な形状精度と強度が得られた。
【００７２】
《比較例３》
図１０に示されるように、外形寸法６０×６０ｍｍ、外層厚み１．０ｍｍ、中間層外形寸法５８×５８ｍｍ、中芯外形寸法５３×５３ｍｍ（厚み１．５ｍｍ）の断面正方形の三層パイプ型繊維強化複合体を製造した。
中芯をマンドレルにて連続成形し、ガラスロービング２１６本に不飽和ポリエステル樹脂を含浸し、分散ガイドにて中芯の周囲に添設した後、正方形状の各辺の中央部を凸状に変形させた絞りノズルを用いて、所定ＧＣ（５６vol ％）に絞り成形した。そして、上記実施例１０と同様に被覆厚み１ｍｍにてＡＢＳ樹脂を被覆し、同様にして水冷サイジング後、硬化した。後硬化後に圧縮試験を実施した。中空部は各辺の中央部が若干内側（中心側）に凹んだ形状となり、中間層の厚みにばらつき（最大・最小の差で０．５ｍｍ）が見られた。
【００７３】
《実施例１１》
図１１に示されるように、外形寸法６０×６０ｍｍ、外層厚み１．０ｍｍ、中間層外形寸法５８×５８ｍｍのトラス構造のハニカム型繊維強化複合体を、断面形状が直角三角形（各辺の寸法は約２２，２２，３２ｍｍ）の中芯を使用して製造した。なお、中間層の厚みは、外周部を２ｍｍ、それ以外の脚部を１．５ｍｍとした。また、中芯の厚みを１．０ｍｍとした。
中芯は、マンドレルを使用して押出成形し、７ｍ長にカットした後、上段、下段の二つのグループに分けて４本づつ供給した（図１２（ａ））。ガラスロービング３０８本を３つのグループに分け、３つの含浸槽を使用して含浸した。
【００７４】
分散ガイドおよび絞りノズルは、上流側から順に、図１２（ａ）〜（ｆ）に示すような形態および配置をしている。まず、中芯用ガイド孔４０の間に多数の分散ガイド４１が水平に配置され（ａ）、中芯用ガイド孔４０が徐々に近接するに従って分散ガイド４２が＋４５゜方向および−４５゜方向に傾斜配置され（ｂ）、さらに中芯用ガイド孔４０が近接するに従って上下の分散ガイド孔４３，４４によりガラスロービングが導入され（ｃ）、最終分散ガイド４５により最終位置がほぼ決定された後（ｄ）、絞りノズル（ｅ）により不飽和ポリエステル樹脂の絞り込みが行われ、最終絞りノズル（ｆ）により最終絞り込みが行われて一体化される。なお、分散ガイド孔のうち、中央部およびコーナー部に位置することとなるガラスロービングをガイドするものを黒く図示した。
【００７５】
一体化前には外周部のＦＲＰは設定ＧＣ比９５％に、これ以外の脚部は１００％まで絞り込んだ。その後、実施例１０と同一のノズルを使用して、被覆厚み１ｍｍにてＡＢＳ樹脂を被覆した後、同様に水冷サイジングし、硬化した。引取速度は１．５ｍ／ｍｉｎとした。中空部の変形もなく、８０℃で４８時間後硬化した後の圧縮強度も優れていた。
【００７６】
実施例１０，１１と比較例３の結果を表４に示す。
【００７７】
【表４】
0003786502.tif 000005
【００７８】
《実施例１２》
図１３に示されるように、外形寸法が８０．６×２７．８ｍｍで、中間層の外形寸法が７９．２×２６．４ｍｍ、中間層の厚みが１．５ｍｍの断面トラス構造のハニカム型繊維強化複合体を製造した。
ほぼ正三角形の中芯Ａを４本、これを二等分した直角三角形の中芯Ｂを２本の計６本を正逆配置した。ＡＢＳ樹脂（宇部サイコン株式会社製のＹ６７２Ｂ）を使用し、真空サイジング水槽とサイジングノズルを使用し、外形サイジング方式により冷却サイジング成形した後、約１５ｍにカットしたものを中芯とし、これをピンチローラにて供給した。
【００７９】
図１（ｂ）に示されるように、上中下三段の含浸槽５ａ，５ｂ，５ｃを使用し、それぞれの含浸槽から中間層の上下面部、脚部、側面部に相当する部分のガラス繊維を図１４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す分散ガイドおよび絞りノズルに導入した。まず、中央部の含浸槽より脚部のガラス繊維を引き出して分散ガイドで配置し（６ａ）、その後、上下含浸槽より上下面を形成するガラス繊維を引き出して分散ガイドで配置する方法とした（６ｂ）。
【００８０】
ガラス繊維の絞り込みは、斜め６０゜の部分は一体化前にＧＣで設定値の１００％（５６vol ％）まで絞り、上下側面部は設定値の９５％（５３vol ％）まで絞りノズルで絞り成形した。一体化時のＧＣ設定は５６vol ％とした。
【００８１】
《実施例１３》
図１５に示されるように、中心角６０゜の扇形の中芯を６本使用し、外形６０φ、外層厚み０．７ｍｍ、中間層厚み１．５ｍｍ、中芯厚み１．３ｍｍの円形パイプを作成した。真空サイジング方式により外形サイジングにて押出成形して中芯とした。中芯の供給は、上下二段に分け、含浸槽は上中下の三段を使用した。製造は、図１６（ａ）〜（ｆ）に示すように行い、一体化前に中心部分のガラス繊維をＧＣ１００％に絞り込み成形することは、他の実施例と同様の設定とした（１００％、５６vol ％）。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は、本発明にかかる繊維強化複合成形体の製造装置を示す概略図である。
【図２】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施例１による分散ガイドおよび絞りノズルの形態を示す正面図である。
【図３】実施例１により最終的に得られた繊維強化複合体の側面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、実施例３による分散ガイドおよび絞りノズルの形態を示す正面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施例９による分散ガイドおよび絞りノズルの形態を示す正面図である。
【図６】実施例９により最終的に得られた繊維強化複合体の側面図である。
【図７】比較例２により最終的に得られた繊維強化複合体の側面図である。
【図８】実施例１０により最終的に得られた繊維強化複合体の側面図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、実施例１０による分散ガイドおよび絞りノズルの形態を示す正面図である。
【図１０】比較例３により最終的に得られた繊維強化複合体の側面図である。
【図１１】実施例１１により最終的に得られた繊維強化複合体の側面図である。
【図１２】（ａ）〜（ｆ）は、実施例１１による分散ガイドおよび絞りノズルの形態を示す正面図である。
【図１３】実施例１２により最終的に得られた繊維強化複合体の側面図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、実施例１２による分散ガイドおよび絞りノズルの形態を示す正面図である。
【図１５】実施例１３により最終的に得られる繊維強化複合体の側面図である。
【図１６】（ａ）〜（ｆ）は、実施例１３による分散ガイドおよび絞りノズルの形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１００  中芯
２００  中間層
３００  外層
【図１】
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【図２】
0003786502.tif 000007
【図３】
0003786502.tif 000008
【図４】
0003786502.tif 000009
【図５】
0003786502.tif 000010
【図６】
0003786502.tif 000011
【図７】
0003786502.tif 000012
【図８】
0003786502.tif 000013
【図９】
0003786502.tif 000014
【図１０】
0003786502.tif 000015
【図１１】
0003786502.tif 000016
【図１２】
0003786502.tif 000017
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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