JPH04133726A - 繊維強化樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

繊維強化樹脂成形品の製造方法

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JPH04133726A
JPH04133726A JP2258491A JP25849190A JPH04133726A JP H04133726 A JPH04133726 A JP H04133726A JP 2258491 A JP2258491 A JP 2258491A JP 25849190 A JP25849190 A JP 25849190A JP H04133726 A JPH04133726 A JP H04133726A
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JP
Japan
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resin
hole
pin
mat member
impregnated
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JP2258491A
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English (en)
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Takahiro Tochioka
孝宏 栃岡
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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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、貫通孔を有する繊維強化樹脂成形品の製造方
法に関する。
(従来の技術) 特公平1−27852号公報には、貫通孔を有する繊維
強化樹脂成形品の製造方法が記載されている。この方法
は、長繊維が配列された未硬化の樹脂成形品に、プレス
カットやウォータジェット等の手段により上記長繊維の
切断しながら予定の貫通孔よりも小径の前加工孔(下孔
)開設し、この前加工孔にピンを突き刺してその状態で
樹脂を加熱硬化させた後に、上記ピンを抜き取るという
ものである。
また、他の方法としては、長繊維にて成形されたマット
部材の開孔予定部位にピンを突き通して前加工孔を形成
し、このマット部材を樹脂成形型に装着し且つ上記前加
工孔はこの成形型の孔成形用ピンに嵌めた状態とし、樹
脂成形型に樹脂材料を注入するというものが知られてい
る。
(発明が解決しようとする課題) しかし、上記従来技術の前者の方法の場合、前加工孔を
予定の貫通孔よりも小径にすることにより、繊維の切断
による強度低下を最小限に抑えるようにされるが、繊維
切断が強度的に不利になることは否めない。また、後者
の方法の場合、繊維の切断はないものの、前加工孔開設
のためのピンの突き通しの際や、成形型への装着時の孔
成形用ピンへの前加工孔の嵌合の際に、繊維がピン突き
通し方向、嵌合方向に片寄り、その入口側に無繊維部を
生じ、樹脂材料を注入すると、この無繊維部がレジンリ
ッチ部(樹脂が多量に存在する部)になり、この部分の
強度が低下する。
(課題を解決するための手段) 本発明は、このような課題に対し、マット部材の開孔予
定部位に樹脂を含浸させ、この樹脂が柔らかな状態にお
いてピンを突き通すことにより、樹脂か繊維片寄りの抵
抗となるようにするものである。
その具体的な手段は、長繊維により強化され且つ貫通孔
が開設された繊維強化樹脂成形品を製造する方法であっ
て、 強化用長繊維により成形されたマット部材における開孔
予定部位に熱可塑性樹脂を含浸させる工程と、 上記含浸樹脂が柔らかな状態において上記開孔予定部位
に先端が尖った前加工ピンを、長繊維を切断することな
く周囲に移動させて突き通すことで前加工孔を形成する
工程と、 キャビティに突出する本加工ピンを備えた樹脂成形型に
上記マット部材を上記前加工孔が本加工ピンに嵌まった
状態になるように装着し、次に上記キャビティに樹脂材
料を注入し、樹脂材料の有する熱もしくは外部からの加
熱によりキャビティ内で上記マット部材の含浸樹脂を軟
化させて樹脂材料による樹脂と含浸樹脂とを一体化する
工程とを順に行なうことを特徴とするものである。
(作用) 上記製造方法においては、マット部材を構成する長繊維
は耐加工ピンの突き通しによってこの突き通し方向へず
れようとするが、このマット部材の開孔予定部位に熱可
塑性樹脂を含浸し、且つこの含浸樹脂を柔らかな状態に
して上記前加工ピンの突き通しを行なうようにしている
から、上述の柔らかな含浸樹脂がこのずれに対する抵抗
体となる。よって、上記長繊維は前加工ピンによって主
として周囲に寄せられることになり、長lIItMiの
ピン突き通し方向へのずれが少ない前加工孔を形成する
ことができる。
また、成形型のキャビティに樹脂材料を注入し上記マッ
ト部材の含浸樹脂を軟化させて樹脂材料による樹脂と含
浸樹脂とを一体化するようにしたから、この樹脂材料に
よる樹脂と上記含浸樹脂との界面の結合度が高くなる。
なお、マット部材を用いて繊維強化樹脂成形品を成形し
た後、樹脂が硬化する前に、あるいはこの成形品の開孔
予定部位のみを加熱軟化させて、この開孔予定部位にピ
ンを突き通すことにより、貫通孔を形成することも考え
られるが、その際に樹脂成形品自体が柔らかであるから
変形を招き易くなる。これに対して、本発明方法におい
ては、事前に前加工孔を形成しておき、成形型を用いて
樹脂成形品の最終的な成形を行なうから、上記貫通孔の
形成に伴う変形の問題はない。
(発明の効果) 従って、本発明によれば、マット部材の開孔予定部位に
熱可塑性樹脂を含浸し、且つこの含浸樹脂を柔らかな状
態にして上記前加工ピンの突き通すようにするとともに
、成形型のキャビティに樹脂材料を注入し上記マット部
材の含浸樹脂を加熱軟化させて樹脂材料による樹脂と含
浸樹脂とを一体化するようにしたから、貫通孔周辺にお
ける長繊維の片寄りを抑えてレジンリッチ部の発生を防
止することができるとともに、予め含浸した樹脂と注入
による樹脂との結合度を高めることができ、樹脂成形品
の変形を招くことなく、強度的に優れた貫通孔を有する
繊維強化樹脂成形品を得ることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例は、ボルトないしはリベット締結用の貫通孔を
有する繊維強化樹脂成形品(板)の成形に関するもので
あり、以下、その製造方法を工程順に説明する。
一樹脂含浸工程一 第1図に示すように、ガラス長繊維によって板状に成形
されたマット部材1の開孔予定部位に加熱溶融した熱可
塑性樹脂2を含浸する。
上記マット部材1は、以下の構成とした。
チョツプドストランドマット  3プライ(450g/
m2) ガラスサーフェイスマット   2ブライ(30g/m
2) 熱可塑性樹脂2としては、ポリプロピレンを用いた。そ
の融点は約170℃である。
この工程において、上記マット部材1は繊維の積層密度
にバラツキがあるため、含浸樹脂2の流動抵抗が一様で
なく、含浸樹脂2の流動先端面には凹凸ができる。
一加熱溶融工程一 第2図に示すように、上記マット部材1の含浸樹脂2を
ヒータ3によって加熱し半溶融状態とする。加熱温度は
160℃とした。
一前加工孔開設工程一 第3図に示すように、熱可塑性樹脂2が含浸された開孔
予定部位に前加工ピン4を突き通し、第4図及び第5図
に示す前加工孔5を形成する。
この工程は、前工程の加熱により、含浸樹脂2か柔らか
くなった半溶融状態において行なうものであり、前加工
ピン4には先端が尖ったものを用いる。
本工程において、マット部材1を構成する長繊維1aは
、前加工ピン4の突き通しによってこの突き通し方向へ
ずれようとするが、このずれに対して上述の半溶融状態
になっている含浸樹脂2が抵抗するため、上記ずれが抑
えられ、前加工ピンによって周囲に円滑に寄せられてい
く。また、含浸樹脂2自体も、半溶融状態であるから、
前加工ピン4によって周囲に抵抗なく寄せられ、上記ピ
ン突き通し方向へ突出変形することかない。
従って、冷却によって得られる前加工孔5は、第5図に
示すように、長繊維1aの片寄りがほとんどなく、且つ
歪みの少ないものとなる。
−成形工程− 本工程は第6図及び第7図に示す樹脂成形型6を用いて
反応射出成形により行なう。樹脂成形型6は、下型7と
上型8とからなり、上型8の中央にキャビティ9へ突出
する本加工ピン10が設けられ、下型7に本加工ピン1
0を嵌合する受は孔11が形成されている。
成形にあたっては、前加工孔5が形成された上記マット
部材lを下型7の上に前加工孔5が上記受は孔11に合
致するように載置し、上型8を本加工ピン10が上記前
加工孔5及び受は孔11に嵌まるように下型7に合わせ
る。そして、射出ヘッド12により、上記キャビティ9
に樹脂材料を注入(射出)する。
本例の樹脂材料は次のA液とB液とよりなる。
A液;アクリルエステロール 100ffiffi部触
媒(PEP 183s)    0. 1重量部B液;
変成MDI        47重量部架橋剤    
    2.5重量部 PEP L83sはエアプロダクト社の商品名である。
また、架橋剤はt−ブチルペルオキシベンゾエイドであ
る。
成形条件は次の通りである。
注入条件  注入速度 320g/秒 注入時間 4.3秒 注入圧  130 kgr/cm2 液温    35℃ 成形型条件 型温   100℃ 型締め圧  10 kgt7cm2 型閉時間 1.5分 なお、第7vlJにおいて、13はA液送り路、14は
A液戻し路、15はB液送り路、16はB液戻し路であ
る。
本工程においては、上述の如く成形型6の型温か100
℃であるから、この成形型6によってマット部材1の含
浸樹脂2が予熱される。そして、キャビティ9に注入さ
れたA液とB液とか反応して樹脂17が生成されるが、
このときの反応熱によって上記含浸樹脂2が加熱されて
溶融ないしは半溶融状態となる。
従って、上記含浸樹脂2は周囲からA液及びB液の注入
圧を受けて本加工ピン10に押し付けられ、また、マッ
ト部材1の長繊維1aは、上記含浸樹脂2を介して周囲
からA液及びB液の注入圧を受け、本加工ピン10に押
し付けられることになる。これにより、先の前加工孔開
設工程において、前加工孔5に若干の歪みがあっても、
あるいは長繊維1aに若干の片寄りがあっても、上記注
入圧によって第8図に示すように上記歪みや片寄りが矯
正される。
また、上述の如く含浸樹脂2が溶融ないしは半溶融状態
になるから、上記A液とB液とはこの含浸樹脂2の内部
へ部分的に侵入した状態で反応硬化することになる。よ
って、このA液とB液とによる樹脂17と含浸樹脂2と
の界面での結合度か高くなる。
第9図は得られた繊維強化樹脂成形品2〕か示されてい
る。同図において、22は貫通孔、23はゲート部であ
る。因みに、この樹脂成形品21は、1辺が300m5
.厚さ3■lの正方形板であり、貫通孔22は直径10
5mの円孔である。また、第10図は上記樹脂成形品2
1の貫通孔22の部分の断面を示すものであり、長繊維
1aの切断はないため、貫通孔22の内周面は平滑であ
り、且つこの貫通孔内周部にはレンジリッチ部は発生し
ていない。
上記実施例の効果を確認するため、比較試験を行なった
すなわち、比較例は、マット部材への熱可塑性樹脂の含
浸及びその加熱を行なわずに、前加工ピン4によるマッ
ト部材の突き通しを行ない、他は上記実施例と同じ条件
で繊維強化樹脂成形品を成形したものである。
第11図はこの比較例の貫通孔aの部分の断面を示す。
この比較例では、貫通孔aの内周面に長繊維すの切断端
Cが露出し、また、貫通孔aの内周部の一端部にレジン
リッチ部dが発生していた。
上記長繊維すの切断は、マット部材への前加工ピン4の
突き通しの際や、前加工孔への成形型6の本加工ピン1
0の嵌合の際に生じたものである。
また、上記前加工ピン4の突き通しや本加工ピン10の
嵌合の際に、マット部材が歪んで上記レジンリッチ部d
が生じたものである。
また、上記実施例と比較例とにつき、貫通孔部分の曲げ
強度を測定した。測定は第12図に示す態様により行な
った。同図において、25は試験片、26は貫通孔、2
7は支点、28は押圧部材である。試験片25は樹脂成
形品から貫通孔部分を中心に長さ100m5、幅25■
■で切り出したものである。また、支点間距離は50m
−である。
測定の結果は次の通りである。
曲げ強度 実施例 15.8kgf/+u2 比較例  7 、 9 kgf/−12このように、実
施例のものは、高い曲げ強度を示したか、これは、比較
例では上述の長繊維の切断及びレジンリッチ部の発生が
あるのに対し、実施例ではかかる欠点がないためである
なお、上記実施例では、樹脂含浸工程の後に加熱溶融工
程を設けたが、これは樹脂含浸工程と前加工孔開設工程
との間の時間を長くとっていて、熱可塑性樹脂の冷却硬
化があるためであるが、樹脂含浸工程後、直に、つまり
含浸樹脂の冷却硬化前に前加工孔開設工程を行なう場合
には、上記加熱溶融工程は不要となる。
また、上記実施例では、成形工程において、樹脂材料の
反応熱を利用して含浸樹脂を加熱溶融させるようにした
が、他の成形方法を用いる場合には、成形型にヒータを
取り付けておいて含浸樹脂を外部から加熱するようにし
てもよい。
また、上記実施例では、成形工程において、含浸樹脂全
体が溶融ないしは半溶融状態になるようにしたが、キャ
ビティに注入された樹脂材料との接触部のみが溶融ない
しは半溶融状態になるようにしてもよい。この場合は、
注入圧による矯正効果は得られないか、樹脂材料と含浸
樹脂との界面の結合度の向上効果は得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第10図は本発明の実施例を示し、第1図は
樹ll1li含浸工程を示す斜視図、第2図は加熱溶融
工程を示す斜視図、第3図は開孔予定部位に前加工ピン
を突き通した状態を示す斜視図、第4図は前加工孔が開
設されたマット部材の斜視図、第5図は前加工孔部分の
断面図、第6図は成形型の斜視図、第7図は樹脂材料の
注入工程を示す断面図、第8図は第7図の鎖線内部分の
拡大断面図、第9図は繊維強化樹脂成形品の斜視図、第
10図は繊維強化樹脂成形品の貫通孔部分の断面図、第
11図は比較例の貫通孔部分の断面図、第12図は曲げ
強度試験の態様を示す正面図である。 1・・・・・・マット部材 1a・・・・・・長繊維 2・・・・・・含浸樹脂 4・・・・・・前加工ピン 5・・・・・・前加工孔 6・・・・・・樹脂成形型 9・・・・・・キャビティ 10・・・・・・本加工ピン 1・・・・・・マツ!・部(」 a・・・・−長繊維 2・・・・・・含浸樹脂 4・・・・・・前加工ピン 5・・・・・・前加工孔 6・・・・・・樹脂成形型 9・・・・・・キャビティ 0・・・・・・本加工ピン /

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)長繊維により強化され且つ貫通孔が開設された繊
    維強化樹脂成形品を製造する方法であって、 強化用長繊維により成形されたマット部材における開孔
    予定部位に熱可塑性樹脂を含浸させる工程と、 上記含浸樹脂が柔らかな状態において上記開孔予定部位
    に先端が尖った前加工ピンを、長繊維を切断することな
    く周囲に移動させて突き通すことで前加工孔を形成する
    工程と、 キャビティに突出する本加工ピンを備えた樹脂成形型に
    上記マット部材を上記前加工孔が本加工ピンに嵌まった
    状態になるように装着し、次に上記キャビティに樹脂材
    料を注入し、樹脂材料の有する熱もしくは外部からの加
    熱によりキャビティ内で上記マット部材の含浸樹脂を軟
    化させて樹脂材料による樹脂と含浸樹脂とを一体化する
    工程とを順に行なうことを特徴とする繊維強化樹脂成形
    品の製造方法。
JP2258491A 1990-09-25 1990-09-25 繊維強化樹脂成形品の製造方法 Pending JPH04133726A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0888207A4 (en) * 1996-12-24 2001-01-17 American Materials & Technolog INJECTION MOLDING USING A COMPOSITE STRUCTURE INSERT IN THE MOLDING TOOL

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0888207A4 (en) * 1996-12-24 2001-01-17 American Materials & Technolog INJECTION MOLDING USING A COMPOSITE STRUCTURE INSERT IN THE MOLDING TOOL

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