JPH04355106A - プラスチック中空構造部材の成形方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維で補強したプラス
チック材による複雑な形状の中空構造部材を均一な板厚
に成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】車体の軽量化要求に対応するために、イ
ンパネ、トリムカバ−等にプラスチィック材料が用いら
れているが、さらに車体を軽量化させるために、ボデイ
−、シャシ−、フレ−ム等にもプラスチック材料の使用
が試みられている。しかし、これらの部所にプラスチッ
ク部材を用いるためには、素材は軽量であると同時に剛
性を有している必要がある。そこで、従来よりプラスチ
ック材料の軽量化と剛性の両方を満足させるためには、
プラスチック材にガラスマットで補強したリサイクル可
能な素材を使用すると共に、製品の形状を中空とした構
造が採用されていた。中空構造の製品を形成できる方法
としては、図３から図５に示すような２つの成形品Ａ、
Ｂを形成し、接着する方法をとっていた。すなわち、金
型１０上に合成樹脂材１１を載置してヒ−タ１２で加熱
し、金型１０内部の空気を金型１０下部から矢印方向に
真空脱気して成形品Ａを形成し、同様に成形した成形品
Ｂと接合部分１３を重合して接着剤あるいは振動融着法
により接着し、中空構造品を形成していた。しかし、こ
の方法は機械的に補強用の繊維が機械的に引張させられ
て切断したり、引張により樹脂と補強用の繊維とが剥離
して、十分な強度を有する成形品を形成することができ
ない不都合があった。また、成形工程が多いため多大な
設備投資を必要とした。

【０００３】そこで、特公昭５０−２７５００号公報、
特公昭５１−２６４４９号公報、特開昭４８−８９９７
８号公報等に樹脂と強化用の織布あるいは繊維を金型内
に入れ、金型をその縦軸方向あるいは横軸方向に回転さ
せて、その遠心力により樹脂を織布あるいは繊維に含浸
させ、肉厚を一定とした中空構造品を形成する成形方法
が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
に記載された成形方法は樹脂と補強用の織布および繊維
の混合液を金型内壁に押しつけて、肉厚を一定とする単
純なパイプ形状を得るには適した工法であるが、複雑な
形状の中空構造部材を成形する場合には、肉厚が不均一
となったり、樹脂材が皆無な部分が生じる不都合があっ
た。例えば、図６に示す金型２０により、上記公知の工
法で成形品を得るため、金型２０を長手方向の軸に対し
て回転方向Ｘ、幅方向の軸に対して回転方向Ｙに回転さ
せる。そして金型２０内に樹脂２５を注入する。この時
、樹脂２５は金型２０の隅部分（矢印Ｅで示す部分）の
方向には流動しないため、この部分の肉厚の確保が難し
い。また、回転方向Ｘだけの回転では矢印Ｆで示す突出
個所の角部分の肉厚確保ができず、さらに、回転方向Ｙ
に対しては矢印Ｄで示す突出部分の回転方向裏面の個所
が樹脂２５の肉厚確保が困難となり、一定の肉厚の成形
品を得ることができなかった。そこで、本発明は複雑な
形状であっても均一な肉厚の中空構造部材の成形が達成
できる成形方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のプラスチック中
空構造部材の成形方法は、金型内にほぼ金型内の形状に
仮成形したマット状の補強材を配設する補強材配設工程
と、熱可塑性樹脂を金型内に注入する樹脂注入工程と、
金型を低速で回転して、熱可塑性樹脂を金型内壁に沿っ
て流動させ、マット状の補強材の間隙に樹脂を浸透させ
ると共に、補強材に樹脂を含浸させながら、樹脂層の厚
さを均一とする樹脂含浸工程と、金型を高速で回転し、
固化する直前の樹脂を高圧で金型壁面に押圧する構造部
材表面成形工程とを具備する。

【０００６】さらに、金型内にほぼ金型内の形状に仮成
形したマット状の補強材を配設する補強材配設工程と、
熱可塑性樹脂を金型内に注入する樹脂注入工程と、金型
を回転すると同時に金型の回転軸と直交する方向に金型
を揺動して、熱可塑性樹脂を金型内壁周面に沿って流動
させ、熱可塑性樹脂をマット状の補強材の間隙に浸透さ
せると共に、補強材に樹脂を含浸させながら、樹脂層の
厚さを均一とする樹脂含浸工程と、金型を高速で回転し
、固化する直前の樹脂を高圧で金型壁面に押圧する構造
部材表面成形工程とを具備する。

【０００７】

【作用】回転するまたは回転と揺動とを同時にする金型
に注入された熱可塑性樹脂は金型内を隈無く流動し、ガ
ラスマット内に浸入して、マット状の補強材に含浸する
と共に、合成樹脂は流動しながら樹脂層の厚さを均一と
してゆく。

【０００８】

【実施例】本発明の詳細を図面を参照して説明する。図
１は第１の発明を実施する成形装置の説明図である。成
形装置１００は第１の金型１０１と第２の金型１０２と
を有し、第１金型１０１はシャフト１０３を介してモ−
タ１０４に連結されている。シャフト１０３はベアリン
グ１０６によりスム−ズな回転を確保されている。第１
金型１０１および第２金型１０２は、従来より使用され
ている金型に比較して２０分の１から５０分の１の板厚
で構成された、ほぼ円筒形の容器型の金型である。第２
金型１０２には金型内部に通じた、樹脂を注入するため
の注入孔１０５を穿孔する。このように構成する成形装
置１００により中空構造部材を成形する方法を説明する
。

【０００９】補強材配設工程 円筒形の容器型の金型の内壁に補強材を設置する。この
実施例では補強材としてガラス繊維をマット状に形成し
たガラスマット１１１を使用する。補強材としてのガラ
スマット１１１は予め加熱されて金型形状に仮成形され
ている。このように仮成形したガラスマット１１１を、
クリップ１１２等の取付手段を用いて金型内に配設する
。 樹脂注入工程 第２金型１０２に設けた注入孔１０５より、熱可塑性樹
脂２００を金型内に注入する。最初に金型を昇温すると
きは金型の外部に赤外線ヒ−タ（図示せず）を取付け予
熱する。 樹脂含浸工程 モ−タ１０４を作動させ、金型１０１、１０２を回転さ
せる。この場合の回転は約２０ｒｐｍ程度とする。金型
のゆっくりした回転により内部に流入した熱可塑性樹脂
２００は、内壁に沿って配設するガラスマット１１１面
を流動する。この間に樹脂２００はガラスマット１１１
内部に浸透し、ガラスマット１１１は熱可塑性樹脂２０
０を含浸する。熱可塑性樹脂２００は金型１０１、１０
２の内壁面全面に沿ってゆっくり流動しながら、樹脂２
００の肉厚を均等化してゆく。 冷却工程 金型１０１、１０２の外部に配設したブロワ−３００を
作動させて金型全体を冷却する。金型１０１、１０２が
冷却するにつれ、ガラスマット１１１に含浸した樹脂２
００が徐々に固まってゆき、樹脂２００の流動する速度
が低下する。構造部材表面成形工程金型１０１、１０２
を高速回転する。この場合の回転数はほぼ５００ｒｐｍ
から１０００ｒｐｍとする。固化する直前の状態となっ
ている樹脂２００は高速回転による遠心力で容器型金型
１０１、１０２の内壁に高圧で押しつけられる。樹脂２
００の板厚内に内在する気泡が除去され、構造部材の表
面品質を向上する。 成形品排出工程 金型１０１、１０２を拡開し、内部の中空構造部材を取
り出す。このような成形方法で成形された中空構造部材
は補強の繊維、ガラスマット１１１は成形時に機械的に
引張されたりしないので繊維が切断せず、また、補強繊
維はマット状であって、成形品内部の繊維分布が均一と
なっているので、確実な強度を保持する。

【００１０】本発明による中空構造部材の成形方法は、
使用する金型を薄い金型とし軽量でかつ安価な設備で、
均一な板厚を有した中空構造部材を形成できる。また、
最初の金型１０１、１０２の回転は低回転として、ガラ
スマット１１１に満遍なく熱可塑性樹脂２００を含浸さ
せることができると共に、ガラス繊維を機械的に引っ張
ることがないので繊維の切断がない。そして、樹脂２０
０が固化する直前に金型を高速度で回転させて金型内壁
に高圧で樹脂材を押しつけることにより、内在する気泡
を除去し、表面を平滑とする。

【００１１】図２は第２の発明を実施する成形装置の説
明図である。この実施例の成形装置５００における金型
およびその駆動装置は前述の装置と同様なので、同一個
所には同一符号を付けて説明を省略する。そして、この
実施例の成形装置５００は揺動装置６００を設けている
。揺動装置６００は金型１０１、１０２を回転可能に支
持する支持扞６０１と、支持扞６０１を回動可能に支持
する支持装置６０２とを備えている。支持装置６０２は
その内部に、支持扞６０１に連絡した駆動装置（図示せ
ず）を配設する。そして、揺動装置６００の支持扞６０
１は金型１０１、１０２を支持腕６０４を介して移動可
能に載置させている。

【００１２】このように構成する成形装置５００はモ−
タ１０４を作動させることにより金型１０１、１０２を
矢印Ｒ方向に回転させると共に、支持装置６０２を駆動
することにより支持扞６０１が支点１０３を中心にして
矢印Ｑ方向に回動する。そして、支持扞６０１の移動に
より支持腕６０４上に設置する回転する金型１０１、１
０２は左右に揺動する。

【００１３】このように形成した成形装置６００により
中空構造部材を成形する方法を説明する。補強材配設工
程で仮成形したガラスマット１１１を金型内に配設し、
樹脂注入工程で注入孔１０５より、熱可塑性樹脂２００
を金型内に注入する過程は前述の実施例と同様である。 樹脂含浸工程 モ−タ１０４を作動させ、金型１０１、１０２を低速で
矢印Ｒ方向に回転させる。そして、支持装置６０２の駆
動装置を作動して支持扞６０１を矢印Ｑ方向に回動させ
ると、低速回転している金型１０１、１０２は左右に揺
動する。金型１０１、１０２の回転および揺動に伴い、
金型１０１、１０２内の樹脂２００は金型内壁に沿って
円周方向に流動すると共に、長手軸方向に流動する。そ
して、配設してあるガラスマット１１１に含浸する。こ
のように樹脂２００は内壁面全面に沿ってゆっくり流動
しながら、樹脂２００の肉厚を均等化してゆく。そして
、冷却工程、構造部材表面成形工程、成形品排出工程は
前述の成形工程と同様である。

【００１４】このような成形方法で成形された中空構造
部材は、回転に加えて金型１０１、１０２に与える揺動
により、樹脂２００は左右に流動し、金型１０１、１０
２の長手方向の側壁面Ｓ１、Ｓ２にも移動し、樹脂が少
なくガラスマット１１１への含浸が十分にできず板厚が
薄くなりがちなこの部分への樹脂の流動が促され、側端
部まで十分な肉厚が確保できる。

【００１５】

【発明の効果】本発明の中空構造部材の成形方法で成形
する構造部材は、補強用のガラス繊維等の部材が機械的
な引張を受けることが無いので繊維切断や、樹脂と繊維
との剥離がない十分な強度を有する中空構造部材となる
。また、回転あるいは回転と同時に揺動する金型内の熱
可塑性樹脂は金型内およびガラスマット状の補強部材内
を隈無く流動し、ガラス繊維等の補強部材に含浸して側
壁面を含む全壁面の樹脂層を均一な厚さとすることがで
きる。さらに、樹脂が固まる直前に金型の回転速度を高
速として遠心力により樹脂内に存在する気泡を排出し、
表面の凹凸を平滑化させているので、中空構造部材の表
面品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する成形装置の説明図。

【図２】本発明を実施する他の成形装置の説明図。

【図３】従来の成形方法の説明図。

【図４】従来の成形方法の説明図。

【図５】従来の成形方法による成形品の断面図。

【図６】従来の成形方法の一部拡大状況説明図。

【符号の説明】

１００　　成形装置 １０１　　第１の金型 １０２　　第２の金型 １０４　　モ−タ １０５　　注入孔 １１１　　ガラスマット ２００　　熱可塑性樹脂 ５００　　成形装置 ６００　　揺動装置 ６０１　　支持扞 ６０２　　支持装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金型内にほぼ金型内の形状に仮成形し
   たマット状の補強材を配設する補強材配設工程と、熱可
   塑性樹脂を金型内に注入する樹脂注入工程と金型を低速
   で回転して、熱可塑性樹脂を金型内壁に沿って流動させ
   、マット状の補強材の間隙に樹脂を浸透させると共に、
   補強材に樹脂を含浸させながら、樹脂層の厚さを均一と
   する樹脂含浸工程と、金型を高速で回転し、固化する直
   前の樹脂を高圧で金型壁面に押圧する構造部材表面成形
   工程とを備えたプラスチック中空構造部材の成形方法。
2. 【請求項２】　　金型内にほぼ金型内の形状に仮成形し
   たマット状の補強材を配設する補強材配設工程と、熱可
   塑性樹脂を金型内に注入する樹脂注入工程と金型を回転
   すると同時に金型の回転軸と直交する方向に金型を揺動
   して、熱可塑性樹脂を金型内壁周面に沿って流動させ、
   熱可塑性樹脂をマット状の補強材の間隙に浸透させると
   共に、補強材に樹脂を含浸させながら、樹脂層の厚さを
   均一とする樹脂含浸工程と、金型を高速で回転し、固化
   する直前の樹脂を高圧で金型壁面に押圧する構造部材表
   面成形工程とを備えたプラスチック中空構造部材の成形
   方法。