JPH03183511A - 複合成形品の製造法 - 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、表層部（表皮）が強靭な強化材からなり芯部
（コア）が発泡体からなる軽量なサンドインチ状複合成
形品の製造法に関するものである。

［従来技術］ 芯部に発泡コアを有するサンドイッチ状繊維強化樹脂複
合成形品は、軽量性と強靭性にすぐれているため、サー
フィンボード、タービン翼なと多岐の用途への応用がな
されている。

芯部に発泡コアを有する１８８強化樹脂（以下「ＲＰと
いうことがある）複合成形品の製法としては、例えば芯
部となる発泡コアを予め成形し、これを強化材としての
ｌ１ｌａで包んだ後、あらためて型に挿入し、液状成形
樹脂を注入して外殻を形成する方法（特開昭５５−８２
６１２号、特開昭６１−２７９５１７号、特開昭６３−
１６２２０７号参照）、あるいは外殻のＦ　ＲＰを予め
成形しておき、その中心部の空隙内に発泡性ウレタン樹
脂等を注入して空隙内で発泡させる方法（特開平１−２
５５５３０号参照）等が知られ−Ｃいる。

しかし、これらの方法はいずれも工程が多岐にわたり操
作が煩雑であるという問題があり、その結果、成形品の
生産効率が低く、コスト高とならざるを得ない。

他方、型のキャビティ面に表皮を設置してその表皮の内
側に発泡性ウレタンのような発泡性液状成形樹脂を注入
し、発泡により表皮付き発泡体を一工程で製造する方法
があるが、この方法では、密度の低い（例えば密度０．
８９／ｃｌＪ以下の）フオーム・コアを得ようとすると
成形中に発泡圧力を利用して強化材を型の内壁に押し付
け−Ｃ形状を付与することが困難である。従って、この
方法は、実際上、弱い発泡圧力であっても良い伸展性の
充分な表皮材を用いる自動車のソフト・パッド類の成形
や、表皮材を型に忠実に予め形状付与したものの成形に
限定される。

また、発泡性液状成形樹脂の代わりにボリスヂレンのよ
うな発泡性熱可塑性樹脂粒子を用い加熱により粒子の表
皮を軟化させ体積膨張と相互融着により発泡コアを形成
させる方法もあるが、これで得た成形品は使用条件が成
形温度に近づ（と発泡コアの軟化が起こり、成形品とし
ての安定した強靭性に欠けるという問題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、」１記の問題を解決し、芯部に低密度の発泡
コアを有するサンドイッチ状複合成形品を製造するに当
たり、発泡コアの形成、硬化樹脂を含む表層部の形成を
一工程で同時に行うことができ、軽量で剛性を有する任
意の形状の複合成形品を効率的に製造し得る方法を提供
しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題は、表層部が強靭な強化材で構成され、かつ
、芯部が発泡コアで構成された軽量複合成形品であって
、その発泡コアの密度が０．８９／ｄ以下のものを製造
するに当り、 〈１）型のキャビティ面に成形品の表層部を構成する強
化材を設置すること、 山〉　成形後の発泡コアとなる部分に、発泡性樹脂粒子
と液状成形樹脂とを存在させること、＋Ｃ１型の所定領
域を十分高い温度まで加熱すること及び／又は上記液状
成形樹脂の反応熱による温度上Ｈにより、発泡性樹脂粒
子を加熱発泡させ体積膨張を生じさせ、発泡による膨張
力を利用して発泡コアを形成すると共に強化材を型の内
部制約面に対して押し付けること、 （ｄ＋　　液状成形樹脂を硬化させること、そしてくθ
）　得られた複合成形品を型から取り出すこと、を特徴
とする本発明の方法によって達成される。

本発明方法によれば、まず成形用の型を用意する。この
型は成形温度に応じ、金型、木型７樹脂型等のうちから
適宜選択して使用される。この型内側、すなわちこの型
のキャじティの内面に沿って強化材を設置する。強化材
としては紙、フィルム等の気密性シートや、一般にＦＲ
Ｐで用いられる強化材である有機繊維、無機ｓＩ維、金
ｌ１１４１維等からなるＭｉｌｌシート等（例えば織編
物、不織在等）が用いられる。これらの強化材は、予め
着色したり、模様や印刷を施したものでもよい。また、
２種以上のシートを積層して用いてもよい。強化材を予
めプリフォームにしたり、プリプレグの形で樹脂処理し
ておくこともできる。この場合、プリフォームとしては
適度な柔軟性を有し発泡性樹脂粒子の膨張力で型の内壁
に押し広げられるものが好都合である。

本発明方法では、上記のように少なくとも強化材を内面
に沿って設置した型のキャビティ内の発泡コアが形成さ
れるべき部分に、発泡性樹脂粒子と硬化性の液状成形樹
脂と必要に応じて後述するような第三成分とを入れる。

この場合、両者及び第三成分はあらかじめ混合物として
おいて注入することが好ましい。注入は、通常、室温で
行なう。

注入において、該混合物が流動性のある場合は型内を大
気圧下のままにして実施してもよいが、減圧真空にして
注入すると、該混合物が型内のす゛みずみまで行きわた
り均一にできる。

しかし、発泡性樹脂粒子や第三成分が多くなると混合物
は流動性の少ないペースト状あるいは塊状体になること
も多く、その場合はこれらを型を開いた状態で注入する
かあるいは詰め込むことが′Ｃ：きる。

また、強化材を予め型に合う様に袋状に作成し、その中
に発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂等との混合物を入れて
から型内に設置することもできる。

ここで用いる発泡性樹脂粒子としては、加熱により体積
が少なくとも２倍、好ましくは３〜６倍、更に好ましく
は６倍以上に増大するものであり、使用づる液状硬化性
樹脂に溶解しないものである。

また、発泡空間部に液状樹脂が入らないようにするため
発泡が独立気泡となるものが好ましく用いられる。

かかる発泡性樹脂粒子としては、例えばポリウレタン、
フェノール、ポリウレア、メラミン、ポリイミド等の硬
化型フオームやその前駆体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリアクリルニトリル、ポリスチレン、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ＰＰＯ，ポリアミド、ポ
リカーボネー１−．ＰＢＴ、ポリイミド等の熱可塑性樹
脂からなるものが挙げられる。かかる発泡性樹脂粒子の
発泡は発泡剤分解法、溶剤気散法、化学反応法、気体混
入法等いずれの方法も適用できる。この中で発泡剤分１
１ｒ法や溶剤気ｒ１１．法が好ましく用いられる。

本発明においては、かかる発泡性樹脂粒子の形状は適当
に微細なほど液状成形樹脂と混合でき成形品の均質性が
高まり、成形品の均質性がよくなるので好ましいが、コ
ストとの関係を考慮して目的に沿った粒径を選ぶことに
なる。形状が発泡性ビーズまたはマイクロカプセル等の
中空状の熱膨張性樹脂粒子は、そもそも未発泡のものが
細かい粒子であること、および発泡はビーズまたはカプ
セル等の中空内の膨張で起こるので独立気泡であること
から本発明においては好適に用いられる。

一方、液状成形樹脂としては、エポキシ樹脂。

不飽和ポリエステル樹脂、ビニールエステル樹脂。

ジシクロペンタジェン樹脂、ウレタン樹脂等一般によく
知られている硬化性の液状成形樹脂が好ましく用いられ
る。該樹脂は、反応硬化前の原料の状態で用いても良い
。

発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂との配合割合は、得られ
る成形品の密度や強靭性、成形のしやすさ等によっても
異なるが、一般に重量比にして５／９５〜６０／　４０
の範囲が好ましい。この混合物には、上記両成分以外に
第三成分としてシリカバルーン。

シラスバルーンのような非膨張性の無機中空粒子。

非熱膨張性の弾性粒子や顔料等を混入してもよい。

また成形品の強度を上げるため炭素ｉｍｍ、アラミド繊
維や、シリコンカーバイド、チタン酸カリ。

ボロン等の繊維やウィスカーなども加えることが出来る
。さらに、必要に応じてｔｉｔ剤、安定剤等を添加する
ことも出来る。

型内に上記混合物を注入あるいは詰め込む量は、発泡性
樹脂粒子の配合率、加熱時の体積膨張率を考慮して、適
宜選定すべきである。

次に、この型を外部から加熱するかもしくは液状成形樹
脂の硬化発熱又はその両方によって昇温させ、キャビテ
ィ内にある発泡性樹脂粒子を発泡等により体積膨張させ
る。

この際、発泡性Ｉｆｉ４脂粒子の体ｆａ膨張を液状成形
樹脂が流動性を保っている状態で起こさせることにより
、発泡性樹脂粒子の膨張圧力で強化材が型の内部υ１約
面に押し付けられ、成形品の表皮側に押しやられて所望
の成形品となる。硬化は、通常、型の所定箇所を液状成
形樹脂の硬化温度以上に加熱することによりおこなわれ
、また液状成形樹脂の種類に依ってはポストキュアする
こともある。

この際、強化材として硬化性液状樹脂含浸性の繊維シー
トを使用すると発泡性樹脂粒子の膨張圧力により強化材
内部に上記樹脂が含浸して硬化し、成形品の表層部はＦ
ＲＰとなる。

かくして、表層８１１（表皮）が強靭な強化材で構成さ
れ（強化材がｍ維シートの場合はＦ　ＲＰで構成され）
、かつ芯部が密度０．８９７Ｃｄ以下の発泡コアで構成
された、サンドイッチ状軽量複合成形品が得られる。

［発明の効果］ 以上の如き本発明の複合成形品の製造方法においては、
表皮付き発泡体状の成形品を一工程で製造するにあたり
、発泡コアとして発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂とを組
み合わせて用いることにより、 （１）　　発泡性ウレタン１１脂のような発泡性液状成
形樹脂を用いる場合に比して、発泡性樹脂粒子の特性を
活して強化材を型の内壁に押し付けるに必要な高い圧力
で低密度の発泡コアが形成し得ること、 発泡性樹脂粒子を単独で用いる場合に比して、膨張した
発泡性樹脂粒子が周囲を硬化した熱硬化樹脂で固められ
た発泡コアとなるために、再度成形温度付近の温度に晒
されても安定な発泡コアが得られること、 （２ 等の効果があり、従来法では製造困難であった強靭な軽
１１？１合サンドイッチ・フオームコア複合成形品を効
率的かつ経済的に製造することができる。

かかる複合成形品は、各種の軽量構造材、スポーツ用品
、車輌や航空機の部材９機械部品、電気部品、土木資材
等の分野に幅広く利用することが出来る。

［実施例］ 以下、本発明の方法を、図面を参照しながら、実施例で
詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるもので
はない。

実施例１ 第１図に示すように、ポリプロピレン系の合成紙３を型
のキＩＩビティ１内に設置する。この時、合成紙３は必
ずしもキャビティ内面に密着させる必要はない。一方、
型のコア２に、チョツプド・ガラスで作った型の該コア
に沿った形のブリフオーム５を設置する。次に、ボレブ
ロビレン系の合成紙３の上にポリスチレンの発泡性粒子
（積木化成品社製「エスレンビーズ」口Ｅタイプ〉とエ
ポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社製「エピコートＪ／
「エボメートＪ　　１００／３１混合物）とを重量比５
０１５０で混合した組成物４を注入して型を閉じる。

型からの加熱によりポリスチレンの発泡性粒子が膨張す
るとともにエポキシ樹脂が反応して硬化する。成形物を
型から取り出し、パリを取り除いて、合成紙からなる表
皮１１．フオームからなる芯部１２及びガラスｉａｍ強
化樹脂層１３からなる第２図に示す断面を有する製品を
うる。

実施例２ 実施例１と同じ型を用い、ポリ塩化ビニルのシートを接
着剤で表皮に張りつけた成形品の表皮の形状にあわせて
編んだガラスＩＩＮの三次元編物を型のキャビティにシ
ート面がキャビティ型に面するように設置する。この時
必ずしもキャビティに密着させる必要はない。型を閉じ
た後編物の上にポリアクリルニトリルの発泡性樹脂粒子
（松本油脂製薬社製「マツモトマイクロスフェア−」）
と無機質中空微小球体（旭ガラス社製「シリヵバルーン
コ０−ＣＥＬ）とエポキシ樹脂（油化シェルエポキシ社
製「エピコート」／「エボメート」１００／３１混合物
）とを重量比１５：１５ニア０で混合したものを注入す
る。次いで型からの加熱によりポリアクリルニトリルの
発泡性粒子が膨張するとともにエポキシ樹脂が反応して
硬化する。成形物を型から取り出し、パリを取り除いて
製品をうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示すもので、型内に原料
素材等を設置する状態を示す簡略化した断面図であり、
第２図は第１図の実施Ｂ様で得られる軽量複合成形品の
簡略化した断面図である。 図において、 １・・・キャビティ型、２・・・コア型、３・・・合成
紙。 ４・・・発泡性樹脂粒子と液状成形樹脂の混合物。 ５・・・ガラス繊維からなるプリフォーム。 １１・・・合成紙からなる表皮。 １２・・・フオームからなる芯部。 １３・・・ガラスｍｓｉ強化樹脂履

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）表層部が強靭な強化材で構成されるとともに、芯
   部が発泡コアで構成された軽量複合成形品であって、そ
   の発泡コアの密度が０．８ｇ／ｃｍ＾３以下のものを製
   造するに当り、 （ａ）型のキャビティ面に成形品の表層部を構成する強
   化材を設置すること、 （ｂ）成形後に発泡コアとなる部分に、発泡性樹脂粒子
   と液状成形樹脂とを存在させること、（ｃ）型の所定領
   域を十分高い温度まで加熱すること及び／又は上記液状
   成形樹脂の反応熱による温度上昇により、発泡性樹脂粒
   子を加熱発泡させて体積膨張を生じさせ、発泡コアを形
   成すると共に発泡による膨張力を利用して強化材を型の
   内部制約面に対して押し付けること、 （ｄ）液状成形樹脂を硬化させること、そして（ｅ）得
   られた複合成形品を型から取り出すこと、を特徴とする
   複合成形品の製造法。
2. （２）発泡性樹脂粒子が中空状の熱膨張性樹脂粒子であ
   ることを特徴とする請求項（１）に記載の製造法。
3. （３）液状成形樹脂が室温で液状の熱硬化性樹脂組成物
   であることを特徴とする請求項（１）に記載の製造法。