JPH0449027A - Ｆｒｐ成形品の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、補強材として強化用繊維とコア材が用いられ
たＦＲＰ成形品の製造方法に関する。

（従来の技術） ＦＲＰ　（繊維強化プラスチックス）の補強材としては
、周知のようにチョップ状又はマット状の強化用繊維を
用いるのが一般的である。

また、軽量化に加えて更に強度・剛性を必要とする構造
部品をＦＲＰで作る際には、そのＰＰＰ成形品の中にコ
ア材を設ける場合が多い、軽量というＦＲＰの利点を損
なわないように、コア材としては軽量のフオーム材やハ
ニカム材が通常用いられている。第４図に示すようにフ
オーム材２５は、フオームコア・サンドイッチ構造体２
７が形成されるように金型内で繊維基材２６及び樹脂と
一体化される。一方、ハニカム材は通常第５図に示すよ
うに展張コア３１の両面に接着剤３２を付けてＦＲＰ表
面板３３を貼り合わせてハニカムコア・サンドイッチ構
造体にされる。ハニカム材は成形性に乏しく板状製品に
しか使用できないので、複雑形状のＦＲＰ成形品を製造
するための軽量補強材としては専ら前者のフオーム材が
使用されている。

補強材として強化用繊維と発泡コア材を用いたＦＲＰ成
形品の製造方法は多々知られているが、このような高強
度ＦＲＰ成形品は、繊維基材と発泡コア材を一体成形で
きる利点を有するレジンインジェクション成形で製造さ
れるのが殆どである、この場合、ＦＲＰ成形品は、ｗｉ
維基材及び発泡コア材を成形型にセットした後、成形型
に設けられている注入孔より反応性液状樹脂を型内に注
入し、硬化させるというプロセスで製造される（特開昭
６０−１８９４３６号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 上記発泡コア材を有するＦＲＰ成形品をレジンインジェ
クション成形で製造する方法においては、繊維基材及び
発泡コア材を別々に作る必要があり、そのための型費や
製造コストが小さくないので、ＦＲＰ成形品を安価に提
供できないという問題がある。特に多数の発泡コア材を
必要とする大型複雑形状部品でこの問題は顕著となる。

また、成形型への発泡コア材のセット時に発泡コア材が
ずれ、品質の面で欠陥のあるＦＲＰ成形品が製造される
という問題もあり、さらにこのようにして製造されたＦ
ＲＰ成形品においては、発泡コア材とＦＲＰ層との接合
力が低いため、成形品に応力が作用した際に層間剥離が
発生し、強度低下をもたらし易い。

本発明は上記問題を解決する目的でなされたものであり
、その解決しようとする課題は、補強材として繊維基材
の他に発泡コア材も含むＦＲＰ成形品を製造する方法に
おいて、繊維基材と発泡コア材とを別々に作る必要がな
く、レジンインジェクション成形時にコア材のずれが起
こらず、高強度のＦＲＰ成形品を製造できる方法を提供
することである。

（課題を解決するための手段） 本発明のＦＲＰ成形品の製造方法は、粒状発泡性樹脂を
含む中間繊維層とそれを挟む二つの繊維層とからなる積
層体を吸引成形法にて成形し、この積層体を型内又は型
外で予備加熱して上記粒状発泡性樹脂を発泡させること
により、二つの繊維層で発泡コア層を挟んでなる補強材
を製造した後、該補強材を型内にセットした状態でレジ
ンインジェクション成形することを特徴とする。

吸引成形法は、分散媒（液体又は気体）に素材を分散さ
せ、フィルタを通して分散媒を吸引することによりフィ
ルタ上に素材の堆積した成形体を得る方法であり、本発
明においては分散媒に水を用いる吸引成形法が、設備や
操作の面で好ましい、二つの繊維層と粒状発泡性樹脂を
含む中間繊維層を作るための繊維は同一でも異なっても
よく、ガラス繊維、炭素繊維、ケブラー繊維等、樹脂を
強化できる繊維であれば何でも使用できる。

中間繊維層に添加される粒状発泡性樹脂としては、反応
性のフェノール樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の
熱硬化性樹脂に発泡剤、硬化剤等を加えて粒状物にした
ものが挙げられる。樹脂の粒径は００５〜２＋ａｍ程度
でよい０発泡剤としては加熱すると分解してガスを発生
する化学発泡剤、例えばアゾニトリル化合物、ベンゼン
スルホヒドラジン化合物、ジアゾアミド系化合物が使用
できる。

吸引成形された積層物から型にセットする補強材を得る
ための予備加熱は、樹脂の予備加熱に一般的に使用され
ているオーブン方式、遠赤外線方式、高周波方式等の予
備加熱装置を用いて行なえばよい。その際、得られる補
強材を成形不可能にするほど加熱硬化させてはならない
１粒状発泡性樹脂の種類にもよるが、予備加熱温度は多
（の場合１［１１（］　−１５０℃である。一方、型内
で積層物から補強材を得るための予備加熱は、型に設け
られている型加熱手段（熱媒液流通管等）で行なう、こ
の場合の予備加熱温度は型外での予備加熱の場合よりも
高くてよい。

補強材を製品形状にするには、レジンインジェクション
成形型で押圧するか、別のプレス成形型で成形するか、
型内で予備加熱して補強材を作るか、或は積層体を作る
時に吸引成形装置に特定形状のフィルタを用い得られた
特定形状の積層体を予備加熱すればよい、どのようにし
て製品形状にするかは形状の難易具合によって適宜選択
すればよい。

補強材をレジンインジェクション成形型にセットした状
態で粘度の低い液状樹脂ないし樹脂原料を型に注入し硬
化させることによりＦＲＰ成形品が得られる１本発明方
法は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂等の熱硬化性樹脂のＦＲＰ成形品の製造は勿論
、酢酸ビニル樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート等の
熱可塑性樹脂のＦＲＰ成形品すなわちＦ　ＲＴ　Ｐ　（
ＦｉｂｅｒＲｅｉ　ｎｆｏｒｃｅｄ　Ｔｈｅｒ＋ｍｏｐ
ｌａｓｔｉｃｓ）成形品の製造にも適用できる。

（作用） 粒状発泡性樹脂を含む中間繊維層とそれを挟む二つの繊
維層とからなる積層体を吸引成形法にて成形すると、隣
接する層の繊維が絡み合って一体となった積層体が得ら
れる。これを予備加熱すると、中間繊維層に含まれてい
る粒状発泡性樹脂が熱で繊維間に溶融拡散するとともに
発泡反応でフオームを形成することにより、ある程度硬
化した発泡コア層となる。このようにして繊維基材（二
つの繊維層）の間にコア材（中間の発泡コア層）が挟ま
れた一体構造の補強材を製造することは、従来のように
繊維基材とコア材を別々に製造することを不要にする。

中間の発泡コア層の弾力性は、補強材の形状追従性（型
形状に追従して変形する能力）を高め、隙間なく型内に
補強材をセットすることを容易にする。なお、型内で発
泡させると形状追従性、作業性が一層良くなる。そして
二つの繊維層に挟まれた発泡コア層は、レジンインジェ
クション成形時の熱で更に発泡硬化する。その膨張力は
、樹脂の注入圧力による補強材の位置ずれを阻止し、Ｆ
ＲＰマトリックス樹脂中に均一に繊維が充填され正確な
位置にコア材が内蔵されるとともに、ＦＲＰ層と発泡コ
ア層が一体化されたＦＲＰ成形品を生じさせる。

（実施例） 以下、本発明方法の実施例を図面に基づきながら説明す
る。

実施例１ 本実施例では第１図に示すような積層体１を用いてＦＲ
Ｐ成形品を製造する。この情層体１は、上繊維層２、中
間層３及び下繊維層４の三層からなっている。上繊維層
２と下繊維層４は、ＦＲＰの繊維基材に一般的に使用さ
れているチョップ状ガラス繊維５でできており、そして
中間層３は、粒状発泡性樹脂７とチョップ状ガラス繊維
６の混合物でできている６ 上記積層体１は、第２図に示すように吸引成形装置によ
って製造される。この装置は、水８を入れるタンク１５
の下部にフィルタ１０を設け、フィルタ１０の上側を撹
拌槽とし、フィルタｌＯの下から水を吸引排水するよう
にした装置である。上記フィルタ１０は、液体は通すが
繊維や粒状発泡性樹脂を通さないフィルタである。

まず、界面活性剤を添加した水８及びチョップ状ガラス
繊維５を上からタンク１５内に入れ、撹拌機９で十分に
混合した後、タンク１５の底に設けられている排水管２
３を通じてタンク１５内の水８を流し出す、この濾過操
作によってフィルタ１０の表面にチョップ状ガラス繊維
５が堆積し、下繊維層４が形成される０次に、界面活性
剤を添加した水８、チョップ状ガラス繊維６及び粒状発
泡性樹脂７をタンク１５内に入れ攪拌した後、先と同じ
ように濾過することによって粒状発泡性樹脂７とチョッ
プ状ガラス繊維６の混合物でなる中間層３（第１図参照
）が、すでに形成されている下繊維層４の上に形成され
る。その後、最初の操作を繰り返すことにより、中間層
３の上に上繊維層２が形成される。

こうして得られた上繊維層２、中間層３及び下繊維層４
からなる積層体１を第３図　ｆａｌ　”　（ｂｌに示す
ようにオーブン式予備加熱装置１１で予備加熱する。す
ると、粒状発泡性樹脂を含んでいる中間層３が発泡膨張
し、第３図ｆｃ）に示すような上下の繊維層２．４の間
に発泡コア層２２を挟んだ形の補強材１２が得られる。

それを第３図ｆｄｌに示すように成形型１３でプレスす
ることにより、成形された補強材１４が得られる。その
周縁部をトリミングして製品形状にした補強材１４を第
３図ｔｅｌ　に示すようにレジンインジェクション成形
型１６にセットした後、ミキシングヘッド１８から注入
孔１９を通じて二液タイプの反応性液状樹脂１７を型１
６内に注入する。

注入された液状樹脂１７は、補強材１４［第３図（ｄｌ
　参照］の繊維層２．４中に浸透しながら流動し補強材
１４を完全に覆った後、レジンインジェクション成形型
１６に設けられている加熱機構（図示せず）により熱を
付与され硬化する。その間、補強材１４の発泡コア層２
２の未だ発泡硬化を終えていなかった部分も型態により
発泡硬化する。硬化終了後、脱型することにより第３図
（ｆ＋に示すように表層がＦＲＰ層２１で内部が発泡コ
ア層２２となっているＦＲＰ成形品２０が得られる。

実施例２ 第３図（ａ）に示されている積層体１を型外で予備加熱
せずに、直接レジンインジェクション成形型内で予備加
熱する。こうして積層体１を、型１６内に正しくセット
された補強材に変えた後、実施例１と同様にして（第３
図（ｅ）　−げ）参照）ＦＲＰ成形品２０を製造する０
本実施例は、実施例１の場合に鮫へ多少長い予備加熱時
間を必要とするが、型形状への追従性、作業性の点で優
れている。

（発明の効果） 本発明方法によれば、繊維層の間に発泡コア層を一体的
に挟んだ形の補強材をレジンインジェクション成形型に
セットするので、コア材の位置ずれの無いＦＲＰ成形品
が得られる。

また、本発明方法では、弾力性のある中間の発泡コア層
を押し潰して又は発泡力を利用して補強材を型にセット
することとなるため、補強材の形状追従性がよくなり、
そして成形時に樹脂の注入圧力に対抗する膨張力が発泡
コア層から起こるので、成形品のコーナＲの小さい部位
で生じていた樹脂リッチ部の発生が無くなる。

しかも、中間の発泡コア層の繊維が二つの繊維層と絡み
合った補強材を用いているため、得られる成形品のＦＲ
Ｐ層と発泡コア層の間の接合力が高まり、耐剥離・剪断
強度の優れたＦＲＰ成形品が得られる。

その上、繊維基材とコア材を別々に製造する必要がなく
なり、補強材の型へのセット作業も簡易となるので、生
産性向上効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例に係る補強材となる積層
体を切り欠いて示す斜視図、 第２図はその積層体の製造方法を示す説明図、第３図は
その後のＦＲＰ成形品の製造方法を示す工程図、 第４図は従来のコア材で補強されたＦＲＰＦ＆形品の製
造方法の一例を示す説明図、 第５図は別のコア材で補強されたＦＲＰ成形品の構造を
示す分解斜視図である。 図中、 ｌ・・・積層体、　　　　２・・・上繊維層、３・・・
中間層、　　　　４・・・下繊維層、５．６・・・チョ
ップ状ガラス繊維、 ７・・・粒状発泡性樹脂、　　８・・・水、ｌＯ・・・
フィルタ、　　　１１・・・予備加熱装置１２・・・補
強材、　　　　１４・・・成形された補強材。 １６・・・レジンインジェクション成形型、１７・・・
液状樹脂、　　　２０・・・ＦＲＰ成形品。 第１図 第２図 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　弁理士　　萼　　優美（外２名）４・ソ十オー
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粒状発泡性樹脂を含む中間繊維層とそれを挟む二つの繊
   維層とからなる積層体を吸引成形法にて成形し、この積
   層体を型内又は型外で予備加熱して上記粒状発泡性樹脂
   を発泡させることにより、二つの繊維層で発泡コア層を
   挟んでなる補強材を製造した後、該補強材を型内にセッ
   トした状態でレジンインジェクション成形することを特
   徴とするＦＲＰ成形品の製造方法。