JP2000202857A - 繊維強化樹脂製品の製造方法 - Google Patents

繊維強化樹脂製品の製造方法

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JP2000202857A
JP2000202857A JP1111699A JP1111699A JP2000202857A JP 2000202857 A JP2000202857 A JP 2000202857A JP 1111699 A JP1111699 A JP 1111699A JP 1111699 A JP1111699 A JP 1111699A JP 2000202857 A JP2000202857 A JP 2000202857A
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Japan
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resin
fiber
thermoplastic resin
mold
preform
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JP1111699A
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English (en)
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Tamio Furuya
民雄 古屋
Yasushi Yamane
庸史 山根
Kenichi Suzuki
賢一 鈴木
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高強度で高精度な繊維強化樹脂製品を、金型
の耐久性を低下させることなく安価に製造できるように
する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂の溶液に強化繊維を混合し
てなるプリフォーム樹脂液を容器11に満たし、この容
器内11を移動する網状の治具15に付着した前記プリ
フォーム樹脂液を乾燥室16で乾燥させて芯材シートS
を成形した後、この芯材シートSをセットした金型19
のキャビティ内に前記熱可塑性樹脂と同じ熱可塑性樹脂
を注入して繊維強化樹脂製品を成形する。金型19に注
入される熱可塑性樹脂に強化繊維が含まれないために該
金型19の損傷が防止され、しかも芯材シートSに含ま
れる熱可塑性樹脂と、金型19に注入される熱可塑性樹
脂とが同じものであるため、繊維強化樹脂製品に芯材シ
ートSを馴染み良く密着させて強度を高めることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の内
部に強化繊維をインサートしてなる繊維強化樹脂製品の
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】圧縮成形した長繊維強化樹脂よりなるシ
ート状の芯材を金型のキャビティ内にセットした状態
で、短繊維を混合した溶融樹脂を前記キャビティ内に注
入して繊維強化樹脂製品を成形する方法が、特公昭54
−27032号公報により公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来のも
のは、ガラス繊維や炭素繊維を混合した溶融樹脂を金型
内に射出する際に、前記ガラス繊維や炭素繊維によって
金型の摺動部分が摩耗して耐久性を低下させるという問
題があった。また圧縮成形した長繊維強化樹脂よりなる
芯材は高価であり、しかも前記芯材はバリ出し成形が基
本となるために材料の歩留りが低くなってコストが嵩む
という問題があった。更に、溶融樹脂に混合した短繊維
は射出の際に細かく破断してしまうので充分な補強効果
が得られないだけでなく、短繊維が溶融樹脂のキャビテ
ィ内での流動性を阻害するので繊維強化樹脂製品に変形
が発生し易いという問題があった。
【0004】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、高強度で高精度な繊維強化樹脂製品を、金型の耐久
性を低下させることなく安価に製造できるようにするこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載された発明によれば、強化繊維を熱
可塑性樹脂で固めて芯材シートを成形する第1の工程
と、前記芯材シートをセットした金型のキャビティ内に
前記熱可塑性樹脂と同じ熱可塑性樹脂を注入して繊維強
化樹脂製品を成形する第2の工程とを含むことを特徴と
する繊維強化樹脂製品の製造方法が提案される。
【0006】上記構成によれば、強化繊維を熱可塑性樹
脂で固めてなる芯材シートを金型のキャビティ内にセッ
トした状態で該キャビティ内に熱可塑性樹脂を注入する
ので、強化繊維の破断や配向不良の発生を防止して変形
の少ない高強度の繊維強化樹脂製品を安価に得ることが
できるだけでなく、金型に注入される熱可塑性樹脂に強
化繊維が含まれないために該金型の損傷が防止され、更
に比較的に長い強化繊維を使用することができるので繊
維強化樹脂製品の線膨張係数を低減することができる。
しかも、芯材シートに含まれる熱可塑性樹脂と、金型に
注入される熱可塑性樹脂とが同じものであるため、繊維
強化樹脂製品に芯材シートを馴染み良く密着させて強度
を高めることができる。
【0007】また請求項2に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、熱可塑性樹脂の溶液に強化繊
維を混合してなるプリフォーム樹脂液を容器に満たし、
この容器内を移動する網状の治具に付着した前記プリフ
ォーム樹脂液を乾燥させて前記芯材シートを得ることを
特徴とする繊維強化樹脂製品の製造方法が提案される。
【0008】上記構成によれば、熱可塑性樹脂の溶液に
強化繊維を混合してなるプリフォーム樹脂液を満たした
容器内で網状の治具を移動させ、この治具に付着したプ
リフォーム樹脂液を乾燥させて芯材シートを成形するの
で、大量の芯材シートを低コストで生産することができ
る。
【0009】また請求項3に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、熱可塑性樹脂の溶液に強化繊
維を混合してなるプリフォーム樹脂液を網状の治具にス
プレーし、該治具に付着した前記プリフォーム樹脂液を
乾燥させて前記芯材シートを得ることを特徴とする繊維
強化樹脂製品の製造方法が提案される。
【0010】上記構成によれば、熱可塑性樹脂の溶液に
強化繊維を混合してなるプリフォーム樹脂液を網状の治
具にスプレーし、この治具に付着したプリフォーム樹脂
液を乾燥させて芯材シートを成形するので、部分的に厚
さの異なる芯材シートや複雑な形状の芯材シートを容易
に成形することができる。
【0011】また請求項4に記載された発明によれば、
請求項1の構成に加えて、金型への熱可塑性樹脂の注入
時に該金型のキャビティを圧縮することを特徴とする繊
維強化樹脂製品の製造方法が提案される。
【0012】上記構成によれば、金型への熱可塑性樹脂
の注入時に該金型のキャビティを圧縮するので、キャビ
ティ内の芯材シートの強化繊維の配向が一層均一化され
るだけでなく、注入された熱可塑性樹脂を芯材シートの
空間内に充分に浸透させて繊維強化樹脂製品の強度を高
めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0014】図1〜図5は本発明の第1実施例を示すも
ので、図1は本発明の方法により製造した繊維強化樹脂
製品の一部破断斜視図、図2は繊維強化樹脂製品の製造
方法の説明図、図3は図2の3部拡大図、図4は図2の
4部拡大図、図5は図2の5部拡大図である。
【0015】図1は本発明の方法により製造した2層構
造の繊維強化樹脂製品Wの断面を示すもので、その内表
面側に配置された芯材シートSの外表面側が熱可塑性樹
脂層Pによって覆われる。芯材シートSは長さ5mm〜
30mmに切断されたチョップドストランド状のガラス
繊維よりなる強化繊維がマット状に絡みあったもので、
予めABS、6−ナイロン、ポリプロピレン等の熱可塑
性樹脂を含浸させて乾燥させることにより、繊維強化樹
脂製品Wの形状に合致する三次元形状にプリフォームさ
れる。熱可塑性樹脂層Pを構成する熱可塑性樹脂には、
前記芯材シートSに含浸される熱可塑性樹脂と同一物が
使用される。
【0016】次に、繊維強化樹脂製品Wの製造工程につ
いて説明する。
【0017】図2に示すように、芯材シートSの材料と
なるプリフォーム樹脂液が容器11内に貯留される。プ
リフォーム樹脂液は、ABS、6−ナイロン、ポリプロ
ピレン等の熱可塑性樹脂を溶剤に溶かしたドープセメン
トに、長さ5mm〜30mmに切断されたガラス繊維よ
りなる前記強化繊維を30重量%以上混合したものから
なる。トロリーコンベア12の無端循環部材13に所定
間隔で固定されたハンガー14に治具15が吊り下げ支
持される。図3から明らかなように、治具15は3mm
〜5mm程度の細かいメッシュの金網から構成されるも
ので、成形すべき芯材シートSと同じ形状を有してい
る。
【0018】トロリーコンベア12により移動する治具
15が容器11内に貯留されたプリフォーム樹脂液中を
通過する際に、プリフォーム樹脂液に含まれる強化繊維
が紙漉きの要領で治具15の表面に所定の厚さに付着す
る。容器11から出た治具15は高温の乾燥室16の内
部を通過し、その間に治具15に付着した強化繊維に含
浸する熱可塑性樹脂が乾燥する。
【0019】而して、プリフォームされた強化繊維のシ
ートは治具15から取り外され、その周縁の不要部がト
リミングされて芯材シートSが完成する。図4に示すよ
うに、芯材シートSは含浸する熱可塑性樹脂が乾燥する
ことにより、相互に絡み合った強化繊維が一体化されて
所定形状に維持される。このようにしてプリフォームさ
れた芯材シートSは、圧縮成形した長繊維強化樹脂より
なる芯材シートに比べて安価であり、しかもトリミング
により除去する部分が少ないために材料の歩留りも良好
である。
【0020】続いて、図5に示すように、下型17およ
び上型18よりなる金型19の下型17上に前記芯材シ
ートSをセットして型締めし、キャビティ20内に溶融
した熱可塑性樹脂を射出することにより、熱可塑性樹脂
層Pの内部に芯材シートSがインサートされた繊維強化
樹脂製品Wを成形する。このとき、熱可塑性樹脂の射出
にタイミングを合わせて、キャビティ20の容積が減少
するように金型19をプレスする。
【0021】キャビティ20内に溶融した熱可塑性樹脂
を注入すると、その熱で芯材シートSに含まれる熱可塑
性樹脂が溶けて相互に一体化されるが、注入される熱可
塑性樹脂と芯材シートSに含まれる熱可塑性樹脂とが同
一のものであるため、両者を馴染み良く密着させて繊維
強化樹脂製品Wの強度を高めることができる。
【0022】また、強化繊維を含む熱可塑性樹脂をキャ
ビティ内に射出して繊維強化樹脂製品を成形するもので
は、射出時に熱可塑性樹脂に含まれる強化繊維が破断し
たり配向が不均一になったりして繊維強化樹脂製品の強
度が低下し、かつ前記強化繊維によって金型の一部(例
えば、熱可塑性樹脂を供給するスクリュー)が摩耗する
という問題が発生するが、本発明では強化繊維の芯材シ
ートSをキャビティ20内にセットした状態で強化繊維
を含まない熱可塑性樹脂を注入するので、強化繊維によ
る金型19の摩耗が防止されるのは勿論のこと、強化繊
維の破断や配向不良の発生を防止して変形の少ない高強
度の繊維強化樹脂製品Wを得ることができ、しかも比較
的に長い強化繊維が破断することなく残存するので繊維
強化樹脂製品Wの線膨張率を低減することができる。
【0023】更に、熱可塑性樹脂の射出時に金型19の
キャビティ20を圧縮するので、キャビティ20内にセ
ットした芯材シートSの強化繊維の配向を一層均一化す
ることができ、しかも注入された熱可塑性樹脂を芯材シ
ートSの空間内に充分に浸透させて繊維強化樹脂製品W
の強度を高めることができる。
【0024】図6は、芯材シートSの成形方法の第2実
施例を示すものである。
【0025】第2実施例では、第1実施例と同じ治具1
5に対して、ドープセメントに強化繊維を混合したプリ
フォーム樹脂液をスプレーガン21でスプレーした後、
その治具15に付着したプリフォーム樹脂液を乾燥させ
て芯材シートSを得るようになっている。
【0026】容器11に満たしたプリフォーム樹脂液内
で治具15を移動させて芯材シートSを成形する第1実
施例は、芯材シートSを連続的に大量生産するのに適し
ており、その製造コストの低減に寄与することができる
が、部分的に厚さの異なる芯材シートSや複雑な形状の
芯材シートSを成形するには適していない。それに対し
て、プリフォーム樹脂液を治具15にスプレーガン21
でスプレーする第2実施例によれば、治具15の各部に
対するプリフォーム樹脂液の付着量を任意に変化させる
ことができるので、部分的に厚さの異なる芯材シートS
や複雑な形状の芯材シートSを成形するのに適してい
る。
【0027】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行う
ことが可能である。
【0028】例えば、実施例では強化繊維としてガラス
繊維を例示したが、ガラス繊維に代えて炭素繊維等の他
の繊維を用いることができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように請求項1に記載された発明
によれば、強化繊維を熱可塑性樹脂で固めてなる芯材シ
ートを金型のキャビティ内にセットした状態で該キャビ
ティ内に熱可塑性樹脂を注入するので、強化繊維の破断
や配向不良の発生を防止して変形の少ない高強度の繊維
強化樹脂製品を安価に得ることができるだけでなく、金
型に注入される熱可塑性樹脂に強化繊維が含まれないた
めに該金型の損傷が防止され、更に比較的に長い強化繊
維を使用することができるので繊維強化樹脂製品の線膨
張係数を低減することができる。しかも、芯材シートに
含まれる熱可塑性樹脂と、金型に注入される熱可塑性樹
脂とが同じものであるため、繊維強化樹脂製品に芯材シ
ートを馴染み良く密着させて強度を高めることができ
る。
【0030】また請求項2に記載された発明によれば、
熱可塑性樹脂の溶液に強化繊維を混合してなるプリフォ
ーム樹脂液を満たした容器内で網状の治具を移動させ、
この治具に付着したプリフォーム樹脂液を乾燥させて芯
材シートを成形するので、大量の芯材シートを低コスト
で生産することができる。
【0031】また請求項3に記載された発明によれば、
熱可塑性樹脂の溶液に強化繊維を混合してなるプリフォ
ーム樹脂液を網状の治具にスプレーし、この治具に付着
したプリフォーム樹脂液を乾燥させて芯材シートを成形
するので、部分的に厚さの異なる芯材シートや複雑な形
状の芯材シートを容易に成形することができる。
【0032】また請求項4に記載された発明によれば、
金型への熱可塑性樹脂の注入時に該金型のキャビティを
圧縮するので、キャビティ内の芯材シートの強化繊維の
配向が一層均一化されるだけでなく、注入された熱可塑
性樹脂を芯材シートの空間内に充分に浸透させて繊維強
化樹脂製品の強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により製造した繊維強化樹脂製品
の一部破断斜視図
【図2】繊維強化樹脂製品の製造方法の説明図
【図3】図2の3部拡大図
【図4】図2の4部拡大図
【図5】図2の5部拡大図
【図6】芯材シートの他の成形方法を説明する図
【符号の説明】
11 容器 15 治具 19 金型 20 キャビティ S 芯材シート W 繊維強化樹脂製品
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 賢一 埼玉県狭山市新狭山1丁目10番地1 ホン ダエンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 4F072 AA01 AA02 AA08 AB09 AB10 AD02 AD03 AD04 AD05 AD09 AD44 AD52 AG03 AJ02 AK05 AK14 4F206 AA11 AA13 AA29 AD05 AD16 AG03 JA07 JB13 JF05 JN22 JN33 JQ81

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強化繊維を熱可塑性樹脂で固めて芯材シ
    ート(S)を成形する第1の工程と、 前記芯材シート(S)をセットした金型(19)のキャ
    ビティ(20)内に前記熱可塑性樹脂と同じ熱可塑性樹
    脂を注入して繊維強化樹脂製品(W)を成形する第2の
    工程と、を含むことを特徴とする繊維強化樹脂製品の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 熱可塑性樹脂の溶液に強化繊維を混合し
    てなるプリフォーム樹脂液を容器(11)に満たし、こ
    の容器(11)内を移動する網状の治具(15)に付着
    した前記プリフォーム樹脂液を乾燥させて前記芯材シー
    ト(S)を得ることを特徴とする、請求項1に記載の繊
    維強化樹脂製品の製造方法。
  3. 【請求項3】 熱可塑性樹脂の溶液に強化繊維を混合し
    てなるプリフォーム樹脂液を網状の治具(15)にスプ
    レーし、該治具(15)に付着した前記プリフォーム樹
    脂液を乾燥させて前記芯材シート(S)を得ることを特
    徴とする、請求項1に記載の繊維強化樹脂製品の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 金型(19)への熱可塑性樹脂の注入時
    に該金型(19)のキャビティ(20)を圧縮すること
    を特徴とする、請求項1に記載の繊維強化樹脂製品の製
    造方法。
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