JPH03182307A - 繊維強化複合材料の予備成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は繊維強化複合材料よりなる塊状予備成形体に関
し、殊に塊状（ブロック状及びバルク状を含む）予備成
形体の形状を工夫することによって、全体を均−且つ迅
速（加熱できる様にしたものである。

［従来の技術］ 合成樹脂中に補強用繊維が均一に分散された複合材料は
、優れた物性（特に引張強度や耐衝撃強度）を有してい
るところから、ＦＲＰ材として様々のパネル材、外板材
、ボディー材、容器材等に幅広く活用されている。そし
てこれらの複合材料はシート状もしくは塊状に予備成形
して商品化されている。またこれらには熱可塑性樹脂を
用いたものと熱硬化性樹脂を用いたものがあり、後者は
予備硬化した状態で商品化されることが多い。

ところで従来は、均一加熱が容易で２次加工性に優れて
いるという理由からシート状に予備成形したものが汎用
されてきたが、反面シート状予備成形体には下記の様な
欠点がある。

■−旦合成樹脂材を溶融してからガラス繊維マット等の
上に押出すといった工程を経なければならないので、製
造コストが高くつく、■合成樹脂を溶融状態で短繊維と
混練してからシート状に押出すことも可能であるが、こ
の方法では混練工程で補強用繊維が折損するため強化効
果が低下する、 ■２次成形に当たっては、成形体の目標形状に応じて裁
断し且つ目標厚さ（応じて金型上に積層してプレス成形
しなければならないので、成形コストも高くつく、 そのため、最近では塊状に予備成形したものの需要が次
第に増大してきている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが塊状に予備成形されたものＣ以下、塊状材とい
うことがある）では、２次成形に先立って予備成形体を
内部まで均一に加熱することがむつかしい。即ち予備成
形体の加熱法としては、赤外線ヒーターや電熱ヒーター
による加熱や熱風加熱等が採用されるが、いずれにしろ
外面側から加熱する方法であるから、予備成形体には外
面側から中心部に向かって温度勾配ができ、中心部が所
定の加工温度に達した時点では外面側は過熱状態となり
、熱可塑性樹脂を用いた塊状材では外面側が軟化し過ぎ
て流動化したり、また熱硬化性樹脂を用いた塊状材では
外面側の２次硬化が進行し、いずれの場合も２次加工性
が著しく害される。この様な問題を回避するためには、
加熱による昇温速度を極力遅くして前述の温度勾配をで
きるだけ少なくしなければならず、２次加工温度まで昇
温するのに長時間を要する。その結果、この昇温工程が
律速段階となって２次加工品の生産性が著しく低下する
ばかりでなく、熱硬化性樹脂を用いた塊状材ではこの間
に２次硬化が進行し加工性も悪化する。

本発明はこの様な問題点に着目して成されたものであっ
て、その目的は、２次成形に先立って行なわれる加熱工
程に際して温度勾配を生ずることなく均−且つ迅速に昇
温させることのできる塊状予備成形体を提供しようとす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係る予備成形
体の構成は、合成樹脂中に補強用繊維が均一に分散され
に複合材料よりなり、該複合材料は塊状に予備成形され
ると共に、該予備成形体には複数の孔が形成されている
ところに要旨を有するものである。

【作用及び実施例］ 本発明の予備成形体は、たとえば第１図（一部破断見取
り図）に示す如く、図では円柱状の予備成形体１に対し
複数の孔２が形成されている。

従ってこの予備成形体１を加熱するに当たっては、該成
形体１を熱風炉等へ装入して矢印（Ａ）で示す如く熱風
を流すと、該成形体１は外面側から加熱されると共に、
番孔２を通して流れる熱風によって内部側からも同時に
加熱されることになり、孔２の形成されておらない従来
の予備成形体を外部加熱する場合に見られる温度勾配が
解消され、全体をむらなく均−且つすみやかに昇温させ
ることかできる。この場合、複合材料を構成する合成樹
脂や補強用繊維の酸化劣化を防止するためには、不活性
ガスや窒素ガス等の非酸化性ガスを使用することが望ま
れる。

尚第１図では円柱状成形体１の長手方向に円形の孔２を
多数形成した例を示したが、成形体１や孔２の形状・寸
法等には一切制限がなく、多角柱状、楕円柱状等の成形
体１に多角、形あるいは楕円形の孔を多数形成したもの
であっても全く同様の効果を得ることができる。この場
合、成形体１を全体的に均一に昇温させるには、略同−
孔径の孔２を成形体１に対して略等間隔で形成するのが
よいが、異なる孔径の孔を該孔径に応じた間隔で形成す
ることも勿論可能である。孔２の大きさは、成形体１の
大きさや採用される加熱手段の種類等を考慮して適当に
決めればよい、この成形体の加熱手段としては、前述の
様な熱風加熱のほか、たとえば第２図（８Ｉ略縦断面図
）および第３図（Ｎ２図のＩＩＩ　−ＩＩＩ線断面相当
図）に示す様な加熱装置を使用することもできる。即ち
第２．３図は、予備成形体１の寸法・形状に応じた内部
空間を有するカートリッジ状の加熱装置を例示するもの
で、棒状ヒーター４ａ、４ａ、・・・を備えた加熱部材
４と、棒状ヒーター４ａ、４ａ、・・・に対応する貫通
孔５ａ、５ａ、・・・　６ａ、６ａ、・・・の設けられ
た下面部材５および上面部材６、並びに筒部材７を一組
として構成されており、各部材には図示しない加熱手段
が設けられ、夫々独立して上・下方向に進退し得る様に
構成されている。そして棒状ヒーター４ａ、４ａ、・・
・は、加熱すべき予備成形体１に形成された孔２．２．
・・・に応じた大きさのものが対応する位置に同本数設
けられている。そして加熱に当たっては、上面部材６を
図面の上方へ移動させ、開放された空間内に予備成形体
１を装入した後、上面部材６を降下させ、予備成形体１
を包み込んだ状態で棒状ヒーター４ａ。

４ａ、・・・、下面部材５、上面部材６及び筒部材７に
よって加熱すればよい、そして加熱終了後は、筒部材７
および上面部材６を上方に退避させると共に棒状ヒータ
ー４ａ、４ａ、・・・を下方に退避させ、下面部材Ｓ上
に残された予備成形体１をプツシＶ−等により側方から
押して２次加工装置方向へ移行させればよい。尚加熱手
段としては、電熱加熱、誘導加熱、誘電加熱等任意の手
段を採用することができ、外面側からの加熱手段として
バンドヒーター等を使用することも可能である。また第
２．３図の例では棒状ヒーター４ａ、４ａ、・・・を孔
２．２．・・・に一方向から突込んで加熱する例を示し
たが、予備成形体１が長尺である場合は棒状ヒーターを
上・下方向から挿入して加熱する構成とすることも可能
である。

この様な装置を使用すれば、予備成形体１を外面側およ
び内部から同時に加熱して昇温させることができ、従来
例で指摘した様な温度勾配をなくすと共（昇温に要する
時間を著しく短縮することができる。所定温度まで昇温
した後は直ちに２次成形装置は移送し、プレス成形等の
２次成形を行なえばよい。

本発明では、前述の様にブロック状の成形体１に複数の
孔２．２．・・・を形成し、該成形体１を外面側からだ
けでなく内部からも加熱できる様に構成したところに特
徴を有するものであって、該成形体の素材となる合成樹
脂や補強用繊維の種類には一切制限がなく、合成樹脂と
しては用途や要求特性に応じて熱可塑性樹脂および熱硬
化性樹脂のすべてを適宜選択して使用することができ、
補強用繊維の種類も、最も一般的なガラス繊維や炭素繊
維のほか様々の金属繊維やウィスカー等を使用すること
が可能である。またこれら合成樹脂と強化繊維を含む複
合材料中には、必要に応じて充填剤、酸化防止剤、着色
剤、安定剤、可塑剤、帯電防止剤、難燃剤等を配合する
ことができる。

上記の様な複合材料を用いて本発明の予備成形体を形成
する方法にも一切制限がなく、従来から知られた通常の
成形方法をそのまま適用し若しくは適当に変更して適用
すればよいが、代表的な方法として示すならば次の様な
方法が例示される。

■合成樹脂粉末と短繊維状の補強用繊維を、必要により
配合される他の添加剤と共に均一に気相混合（乾式混合
）し、これをたとえば第１図に示した様な形状の成形空
間を有する成形型に充填して圧粉成形する方法、この場
合、成形性や保形性を高めるため適当なバインダーを使
用することも勿論有効である。また圧粉成形工程で若干
加熱し、合成樹脂粉末を部分溶融させて相互に融着させ
ることによって保形性を高めることも可能である。

■合成樹脂粉末と短繊維状の補強用繊維を、必要により
配合される他の添加剤と共に水を混合媒体として湿式混
合し、これを上記ので示した様な形状に成形し乾燥する
方法、もしくはプランジャー式押出成形装置を用いて、
棒状の孔あき予備成形体を押出成形し、適当な長さに切
断してから乾燥する方法。この場合も必要に応じて適当
なバインダーを添加して成形性や保形性を高めることが
できる。

■上記■に示した様な乾式混合物をプランジャー式押出
成形装置等に装入し、吐出ダイ部分等で適度に加熱して
合成樹脂粉末を部分溶融状態で孔あき棒状に押出成形す
る方法。

■第２．３図に示した様な装置を予備成形装置として利
用し、棒状ヒーターの挿通された成形空間に合成樹脂粉
末と補強用繊維の混合物を充填してから圧縮し、樹脂が
部分溶融する程度に加熱して相互に融着一体止させる方
法。

上記■〜■に示した様な方法を採用すれば、強化用の短
繊維が予備成形工程で折損し難く、補３１用１ａ維の複
合効果がより有効に発揮されるので好ましい。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、塊状の予備成形体
に複数の孔を形成することによって全体をすみやかに且
つ効率良く加熱することができ、２次成形を効率良く円
滑に遂行し得ることになった。しかも加熱工程で温度勾
配を生ずることがないので、予備成形体が局部的に過熱
される恐れもなく、熱可塑性樹脂を用いた場合に見られ
がちな一部溶融による保形性の低下、或は熱硬化性樹脂
を用いた場合に見られがちな部分的２次硬化反応の進行
、といった問題も起こらず、均質且つ安定した品質の２
次成形体を生産性良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る予備成形体を例示する一部破断見
取り図、第２図は本発明成形体の加熱装置を例示する概
略縦断面説明図、第３図は第２図におけるｌｌｌ−■！
線断面相当図である。 １・・・予備成形体 ４ａ・・・棒状ヒーター ５・・・下面部材 ５ａ、６ａ・・・貫通孔 ２・・・孔 ４・・・加熱部材 ６・・・上面部材 ７・・・筒部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 合成樹脂中に補強用繊維が均一に分散された複合材料よ
   りなり、該複合材料は塊状に予備成形されると共に、該
   予備成形体には複数の孔が形成されていることを特徴と
   する繊維強化複合材料の予備成形体。