JPH03187726A

JPH03187726A - 繊維強化樹脂成形体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH03187726A
Application number: JP1327662A
Authority: JP
Inventors: Tooru Imanara; 今奈良　徹; Shoichi Sato; 正一佐藤
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1991-08-15

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、繊維強化樹脂成形体およびその製造方法に関
するものであり、詳しくは、剛性が高く、しかも表面平
滑性の優れた繊維強化樹脂成形体およびその製造方法に
関するものである。

（従来の技術）近年、繊維強化樹脂成形体が自動車用外板等に用いられ
るようになって、その剛性や表面平滑性が重要視される
ようになってきた。特に、表面の平滑性は、自動車分野
に限らず、商品としての美観を保つ上で重要である。

一般に、型の中に繊維強化材を載置し、型を閉じた後、
樹脂を注入、硬化して製造する繊維強化樹脂成形体にお
いて、その表面には型キャビティの表面がそのまま転写
されるわけではない。これは、硬化時に樹脂の収縮が起
こり、ガラス繊維が表面に浮き出るようになるからであ
り、この場合の表面平滑性はあまり良好とは言えない。

ここで、収縮とは、硬化収縮と熱収縮を含む。

かかる繊維強化樹脂の表面平滑性を改良する方法として
は、樹脂の改良、製法の改良、二次加工等が知られてい
る。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、第一の方法としては、樹脂の収縮率を低
下させるよう改質することであり、化学的改質、物理的
改質（フィラーの添加等）が挙げられるが、表面平滑性
の向上の程度には限度かある。・また、第二の方法としては、ゲルコート法、インモール
ド・コーティング法、加圧ゲル化法等が挙げられるが、
製法が複雑となり、有利とは言えない。また、樹脂中に
溶解したガスの圧力を利用して収縮を抑制する方法があ
るが、条件のコントロールが難しく、有利とは言えない
。

さらに、第三の方法としては、成形体上に塗装を施すこ
とが挙げられるが、コストが高くつきやはり有利とは言
えない。

（課題を解決するための手段）そこで本発明者等は、このような事情に鑑み、鋭意検討
した結果、マトリックス樹脂を実質的に含浸しない弾性
体を核材として、その周囲に繊維強化樹脂複合材を配置
することにより、かがる課題を解消できることを見いだ
し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の目的は、剛性が高く、しがも表面平
滑性の優れた繊維強化樹脂成形体、およびその製造方法
を提供するものである。

そして、その目的は、（１）マトリックス樹脂を実質的に含浸しない圧縮状態
にある弾性体を核材とし、その周囲に配置された繊維強
化材、および該繊維強化材に含浸されたマトリックス樹
脂から構成されることを特徴とする繊維強化樹脂成形体
。

および、（２）マトリックス樹脂を実質的に含浸しない弾性体、
およびその周囲に該弾性体に接するように配置された繊
維強化材を型の中に載置し、型を閉じた後、該弾性体を
圧縮したままマトリックス樹脂を注入して加熱硬化する
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。

により、容易に達成される。

以下に、本発明をより詳細に説明する。

本発明で言う弾性体とは、弾性を有するもの全てを含み
、具体的には発泡体、ゴム状体、不織布、マット等が挙
げられ、型の中で樹脂の硬化が完了するまで上下面に隣
接して配置された繊維強化材を型キヤビテイ表面に押し
つける機能を有するものである。尚、前記隣接は、直接
接しておらず、中間層が存在していても、繊維強化材を
型キヤビテイ表面に押しつける圧力を伝達しうる状態を
含む。弾性体として発泡体等を用いる場合、樹脂が発泡
体の中まで含浸すると弾性の低下を引き起こすので、含
浸しない方が好ましい。表面のスキン層あるいは圧力を
伝達する中間層により、含浸を阻止するものであっても
よい。弾性体の圧縮力としては、少なくともその周囲に
配置された繊維強化材を型の表面に押しつけるだけの力
を有し、しかも型が開かないよう型締め圧より低い力で
あることが必要であり、具体的には０．０５〜２０ｋｇ
ｆ／ｃｍ’、好ましくは０．１〜１０ｋｇｆ／ａｍ２が
好適である。

圧縮倍率については、硬化収縮により圧縮力が上記範囲
より小さくならない範囲であれば特に限定されない。

本発明で言う繊維強化樹脂とは、繊維で強化された樹脂
であり、繊維としては、無機、有機から選ばれる材料か
らなり、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維
、ボロン繊維、珪素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリ
エステル繊維等が挙げられる。繊維の長さは、限定され
ないが、機械的強度を高くするためには、長い方が好ま
しい。

繊維強化材の形態としては、マット、織物、あるいはこ
れらを組み合わせたものが好ましく用いられる。

本発明で言うマトリックス樹脂とは、反応射出成形機に
よって成形可能な熱可塑性、熱硬化性、あるいはこれら
を組み合わせた樹脂である。これらの樹脂は、液状の樹
脂原料の形態で型の中に注入される。液状樹脂原料とは
、前記樹脂の原料となる二液、あるいは三液性のもので
あり、これらを衝突混合させて硬化させることが出来る
。樹脂原料の粘度は、型温や混合比に依存するが、混合
後、注入する時点で低いほど好適であり、具体的には５
０ｃｐ以下が好ましい。硬化速度は型内に充てんする時
は遅く、充てんが完了した後は速やかに硬化することが
好ましい。

具体的には、硬化時間として１０分以下、好ましくは５
分以下、より好ましくは３分以下がよい。本発明の樹脂
としては、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエス
テル、フェノール、ビスマレイミド、ウレタン、ポリウ
レア、ポリイソシアヌレート等の熱硬化性樹脂、ポリア
ミド、ポリカーボネイト等の熱可塑性樹脂が挙げられる
。また、ノルボルネン型重合性モノマー、およびアリル
、ビニル、アクリル、メタクリル型の炭素−炭素二重結
合を有するモノマー、オリゴマーから重合される熱硬化
性樹脂も含まれる。これらの樹脂に反応性希釈剤、触媒
、内部離型剤等の添加物を適宜添加してもよい。

成形体の構造としては、繊維強化材の少なくとも一部が
周囲を囲んでいることが好ましい。すなわち、繊維強化
材の寸法よりも弾性体の寸法を小さ目にし、弾性体の外
周部の少なくとも一部において上下の繊維強化材の少な
くとも一部が相互の剪断変形を拘束するのに十分あるい
はそれ以上の強度を持つように一体に成形されることが
好ましい。この様な成形体構造の例として、図１の様な
形態が挙げられる。図１において、１は弾性体、２，２
′は、マトリックス樹脂を含浸した繊維強化材である。

これにより両側の繊維強化樹脂の相互に独立な動きが拘
束され、強固なサンドイッチ構造体を形成することがで
きる。もし、両側の繊維強化材が拘束されていなかった
り拘束部分の強度が不十分であったりすると、成形後、
弾性体が膨らんで板厚が大きくなったり、負荷を受けた
時、弾性体の部分で剪断破壊を引き起こしたりして、好
ましくない。

次ぎに、本発明の繊維強化樹脂成形体を製造する方法を
説明する。

型としては、金属製、樹脂製のいずれを用いても良い。

型キャビティの表面は、研磨等により平滑に仕上げてお
くことが好ましい。これは、本発明方法に従って成形体
の表面平滑性を良好にする上で重要であり、また、成形
時の離型性を良くする上でも重要である。

型の中には、弾性体を核材として、その周囲に所定量の
繊維強化材を所定の位置に載置する。繊維強化材は、マ
ットのみ、織物のみを一枚以上積層して載置してもよい
し、これらを適宜組み合わせて載置してもよい。

この後、型を閉じ、液状樹脂原料を注入する。

液状樹脂原料としては、前記の熱硬化性樹脂、熱可塑性
樹脂、添加物、およびこれらを組み合わせたものの中か
ら選ばれる。注入方法としては、反応射出成形の常法に
より行い、温度、圧力等の操作条件は個々の樹脂の性状
、成形体の要求性能等により適宜法められる。注入量は
、成形する成形体の体積、弾性体の体積、繊維含有率等
により決まる。ここで、弾性体の中には、実質的に樹脂
を含有しないことが重要である。これは、弾性体の中の
樹脂の硬化が進行するにしたがって、弾性体として機能
しなくなるからである。

注入が完了したら、そのまま密閉した型の中で所定の温
度条件下で硬化させ、硬化が完了したら、樹脂のガラス
転移温度以下で型を開き、成形体を取り出す。樹脂のガ
ラス転移温度以上であると、弾性体の反発力により成形
体が変形する恐れがあるので好ましくない。

弾性体を挟み込むことにより、硬化の終了まで成形体の
表面を型キヤビテイ表面に押しつけることが可能となり
、樹脂の収縮による表面平滑性の低下を防止することが
出来る。この場合、注入の開始から硬化の完了まで成形
体の表面を型で加圧することが必要であり、樹脂の収縮
等により加圧できない状態にならないよう注意する必要
がある。また、型キャビティの形状が成形体表面にその
まま転写されるため、キャビティの表面性が良好である
ことが必要であることは言うまでもない。また、両側の
繊維強化樹脂層が剪断を阻止するよう少なくとも一部に
おいて拘束されるため、高い曲げ剛性を発揮できる。

（実施例）実施例１型としては、盤面の大きさが、縦３００ｍｍ、横３００
ｍｍで、キャビティの深さ３ｍｍの金属製のものを用い
た。型キャビティの表面は研磨により＃６００に仕上げ
た。型の温度は１２０°Ｃに保った。樹脂原料としては
、ビスフェノールＡ型ジグリシジルエーテル（以下、Ａ
と略記）とイソホロンジアミン（以下、Ｂと略記）を用
いた。繊維としては、縦２９５ｍｍ、横２９５ｍｍで目
付は量４５０ｇ／ｍ’のガラス繊維マット、同じ＜　１
５８ｇ／ｍ２のガラス繊維織物を用いた。弾性体として
は、縦２５０ｍｍ、横２５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの硬
質発泡ウレタン（表面にスキン層あり）を用いた。

前記型の中に、前記の弾性体を核材として、両側に前記
のガラスマットを各−枚配置し、さらにその両側に前記
のガラス織物を各−枚配置されるように積層して載置し
た。この後、型を閉じ、樹脂原料を重量比でＢ／Ａ　＝
　２７／１００となるよう反応射出成形機により型内に
注入した。１０分後に型を冷却し、室温まで下がったと
ころで型を開き、成形体を取り出した。

得られた成形体のサンドイッチ構造部の厚さは３ｍｍで
あり、その表面の平滑性は前記型キャビティの研磨仕上
げそのままにきわめて良好であった。本成形体の表面形
状を触針式表面粗度計（小板研究所製“５ｕｒｆｃｏｒ
ｄｅｒ　ＳＥ　−３Ｆ”）により測定し、図２に示した
。

比較例１型キャビティの深さが２ｍｍであること、弾性体を用い
ないこと以外は実施例と同様にして繊維強化樹脂成形体
を製造した。

得られた成形体の厚さは１．８ｍｍであり、その表面の
樹脂層には、強化材として用いたガラス繊維の跡が浮き
上がって観察された。実施例１と同一条件で表面形状を
測定し、図３に示した。

（発明の効果）本発明によれば、剛性、および表面平滑性のきわめて良
好な成形体を容易に得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

図１は、本発明を用いた成形体の一例であり、図２は、
本発明の実施例１により得られた成形体の表面形状、図
３は比較例１で得られた成形体の表面形状を示す。１　　：弾性体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）マトリックス樹脂を実質的に含浸しない圧縮状態
にある弾性体を核材とし、その周囲に配置された繊維強
化材、および該繊維強化材に含浸されたマトリックス樹
脂から構成されることを特徴とする繊維強化樹脂成形体
。
（２）マトリックス樹脂を実質的に含浸しない弾性体、
およびその周囲に該弾性体に接するように配置された繊
維強化材を型の中に載置し、型を閉じた後、該弾性体を
圧縮したままマトリックス樹脂を注入して加熱硬化する
ことを特徴とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。