JPH05116169A

JPH05116169A - 繊維強化樹脂成形体の製造方法

Info

Publication number: JPH05116169A
Application number: JP3306628A
Authority: JP
Inventors: Tooru Imanara; 徹今奈良; Shoichi Sato; 正一佐藤; Naomi Yamashita; 尚美山下
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp; Mitsubishi Chemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1991-10-25
Publication date: 1993-05-14
Also published as: DE69219062D1; US5364584A; EP0539182B1; DE69219062T2; EP0539182A1

Abstract

(57)【要約】【目的】気泡の極めて少ない繊維強化樹脂成形体のＳＲ
ＩＭ成形による製造方法を提供する。【構成】上型および下型より成る成形用型のキャビティ
内に繊維強化材を載置して型を閉じ、次いで、上記のキ
ャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化させ、硬化完
了後、成形用型を開いて成形体を脱型する繊維強化樹脂
成形体の製造方法において、液状樹脂原料の注入が完了
してから当該液状樹脂原料がゲル化するまでの間にキャ
ビティ内部を加圧気体により加圧状態となし、硬化が完
了するまで当該加圧状態を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂成形体の
製造方法に関するものであり、詳しくは、気泡の極めて
少ない繊維強化樹脂成形体のＳＲＩＭ（Structural rea
ction injection molding)による製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ＳＲＩＭは、反応射出成形（ＲＩＭ）を
応用した繊維強化樹脂成形体の製造技術である。図１
は、一般的なＳＲＩＭの実施状態を示したものであり、
図２及び図３は、図１に示した成形型を分解して示した
平面説明図である。図中、（１）は上型、（２）は下
型、（３）は成形型、（４）はミキシングヘッド、
（５）液状樹脂原料吐出口、（６）はランナー形成部、
（７）はゲート形成部、（８）はキャビティ形成部、
（９）液溜め空間形成部、（１０）は液溜め空間部、
（１１）は繊維強化材、（１２）は液状樹脂原料であ
る。

【０００３】上記のＳＲＩＭによる繊維強化樹脂成形体
の製造は、次のように行なわれる。すなわち、上型
（１）及び下型（２）より成る成形型（３）のキャビテ
ィ内に繊維強化材（１０）を載置して成形型（３）を閉
じ、次いで、上記のキャビティ内に液状樹脂原料（１
２）を注入して硬化させ、硬化完了後、成形型（３）を
開いて成形体を脱型する。液状樹脂原料（１２）の注入
は、ミキシングヘッド（４）により液状樹脂原料（１
２）を衝突混合させた後、通常、０．５ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
程度の注入圧により、ランナー及びゲートを通して行な
われる。ミキシングヘッド（４）の内部には、各成分毎
に用意された循環経路（図示せず）が設けられ、これら
の循環経路には、相互に対向してオリフィスが配置され
ている。液状樹脂原料の混合は、オリフィスを通過して
瞬時に衝突混合を起こすことにより達成される。

【０００４】ところで、ＲＩＭによる成形体において
は、軽量化を図るため、あるいは、外形寸法上の硬化収
縮を防止するために液状樹脂原料中に発泡剤等を配合し
たり、予め、樹脂原料中にガスを吹き込む等により、成
形体中に細かい気泡を含有させることが行われている。
例えば、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド等のＲ
ＩＭ成形品はその例である。これに対し、ＳＲＩＭによ
る成形体においては、ＲＩＭによる成形体とは異なり、
強度、剛性を重視する構造材を主たる用途に想定してい
るため、通常、気泡を含有することは好ましくない。そ
ればかりか、気泡は、繊維強化材（１１）への液状樹脂
原料（１２）の含浸を不良とし、更には、成形体の透明
性を損なって商品価値を低下させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発泡剤
を配合せずにＲＩＭ成形を行っても、通常の方法では、
液状樹脂原料中に含まれる気泡、液状樹脂原料の蒸気、
成形型内の空気等が原因となり、成形体中に気泡が含有
されることが多い。本発明は、上記実情に鑑みなされた
ものであり、その目的は、気泡の極めて少ない繊維強化
樹脂成形体のＳＲＩＭによる製造方法を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の目
的を達成すべく種々検討を重ねた結果、液状樹脂原料の
注入されたキャビティ内部を加圧気体により加圧状態と
するならば、成形体中の気泡を著しく減少し得るとの知
見を得、本発明の完成に到った。すなわち、本発明の要
旨は、上型および下型より成る成形型のキャビティ内に
繊維強化材を載置して成形型を閉じ、次いで、上記のキ
ャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化させ、硬化完
了後、成形型を開いて成形体を脱型する繊維強化樹脂成
形体の製造方法において、液状樹脂原料の注入が完了し
てから当該液状樹脂原料がゲル化するまでの間にキャビ
ティ内部を加圧気体により加圧状態となし、硬化が完了
するまで当該加圧状態を維持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存する。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。先ず、本
発明の製造方法で用いられる各原料について説明する。
本発明において、繊維強化材（１１）を構成する補強用
繊維としては、特に制限はなく、従来公知の各種の繊維
を使用することができる。具体的には、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。繊維強化材の形態としては、マット、織物等の
形態が代表的であるが、これらを組み合わせた形態であ
ってもよい。そして、マット等を構成する繊維の長さ
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。

【０００８】本発明において、液状樹脂原料（１２）と
しては、反応射出成形機によって成形可能な各種の熱硬
化性または熱可塑性樹脂の原料が挙げられる。そして、
これらの原料樹脂は、一般的には、二液あるいは三液性
であり、通常は、ミキシングヘッド（４）で衝突混合さ
れてキャビティ内に注入され、硬化させられる。液状樹
脂原料（１２）の粘度は、型温や混合比に依存するが、
混合後、成形型（３）内に注入する時点までは低いほど
好適であり、具体的には５０ｃｐ以下とするのが好まし
い。硬化速度は、成形型（３）内に充填する際は遅く、
充填が完了した後は速やかに硬化反応が完結するように
調整するのが好ましい。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
以下に調整するのがよい。

【０００９】本発明において、好適な熱硬化性樹脂とし
ては、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、フェノール樹脂、ビスマレイミド樹脂、
ウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイソシアヌレート
樹脂等が挙げられる。また、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
ーとノルボルネン型重合性モノマー又はオリゴマーとの
重合による熱硬化性樹脂も好適である。そして、熱可塑
製樹脂としては、ポリアミド樹脂、ポリカーボネイト樹
脂等が挙げられる。勿論、上記の各樹脂は、キャビティ
内で硬化されて樹脂となり、モノマー、プレポリマー等
の状態でキャビティ内に注入される。また、使用するモ
ノマー等には、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。

【００１０】次に、本発明の製造方法について説明す
る。本発明の繊維強化樹脂成形体の製造方法は、ＳＲＩ
Ｍによる方法であり、当該ＳＲＩＭは、基本的には、図
１に示した前述の方法と同様に行なうことができる。成
形型（３）としては、金属製、樹脂製のいずれを用いて
もよい。そして、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、成形体の表
面平滑性や離型性を良好にする上で重要である。成形型
（３）の温度は、成形に用いる液状樹脂原料（１２）の
硬化温度により適宜決められる。

【００１１】本発明においては、キャビティ内に液状樹
脂原料（１２）を注入する場合、下方より注入して上方
へと流すことが好ましい。図１〜３に示した成形型のミ
キシングヘッド（４）は、下型（２）の側面に取り付け
られた所謂サイドゲート用ミキシングヘッドであり、液
状樹脂原料吐出口（５）は、上型（１）と下型（２）と
のパーティング面に存在する。斯かるミキシングヘッド
の場合は、その内部の循環経路のオリフィスを通過して
衝突混合された液状樹脂原料は、混合された後、上方へ
流れて液状樹脂原料吐出口（５）より吐出されてランナ
ーへ供給されることとなる。そして、液状樹脂原料（１
２）を下方より注入して上方へと流すことにより、液状
樹脂原料（１２）中に含まれる気泡やその蒸気は、キャ
ビティ内において上方に集まり易く、その結果、後述の
加圧気体の作用により、液状樹脂原料（１２）の含浸不
良となる気泡を効果的に減少させることができる。

【００１２】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、個々の液状樹脂
原料（１２）の性状、成形体の要求性能等により適宜決
められる。注入量は、成形する成形体の体積、繊維含有
率等により決められる。

【００１３】また、本発明においては、可動型の成形型
（３）を使用し、液溜め空間部（１０）を上方に傾けて
ゲートが下方に位置させる、いわゆる型傾斜を行なうこ
とが好ましい。斯かる型傾斜により、上記と同様に気泡
が上方に集まり、後述の加圧気体による気泡減少効果が
高められる。そして、型傾斜の角度としては、１５〜９
０°の範囲から適宜選択することができる。

【００１４】本発明の特徴は、液状樹脂原料（１２）の
注入が完了してから当該液状樹脂原料がゲル化するまで
の間にキャビティ内部を加圧気体により加圧状態とな
し、硬化が完了するまで当該加圧状態を維持する点にあ
る。そして、斯かる加圧状態により、硬化前の成形体
（キャビティ内の液状樹脂原料および繊維強化材）に含
有される気泡は減少し、その結果、液状樹脂原料（１
２）が気泡跡に移動してて繊維強化材（１１）の未含浸
部分の発生が防止される。加圧状態により気泡が減少す
る理由は、必ずしも明らかではないが、加圧作用によ
る、押し潰し破壊、体積収縮、液状樹脂原料への溶解等
が考えられる。

【００１５】加圧気体としては、繊維強化材（１１）や
液状樹脂原料（１２）と化学反応を起こさない不活性ガ
スであれば特に制限はいが、通常は、空気、窒素等が用
いられる。キャビティ内部を加圧状態にする方法として
は、例えば、ランナー、ゲート、液溜め空間部（１０）
等より不活性ガスを導入する方法が挙げられる。特に、
液溜め空間部（１０）より不活性ガスを導入する方法が
好適である。加圧の程度は大きいほどよいが、現実に
は、液状樹脂原料（１２）の注入機の注入圧や型締め機
の型締め力等の装置上の制約から、通常は、１〜２０ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇ、好ましくは２〜１０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、よ
り好ましくは３〜７ｋｇ／ｃｍ²Ｇの範囲とされる。

【００１６】加圧状態は、液状樹脂原料（１２）の注入
が完了してから当該液状樹脂原料がゲル化するまでの間
であれば、特に制限されないが、できるだけ注入完了直
後の粘度の低い間に加圧を開始するのが好ましい。ま
た、液状樹脂原料（１２）の注入開始時あるいは注入中
に加圧を開始しもよいが、この場合は、成形型（３）内
のゲート近傍では加圧した圧力以外に樹脂の流動圧損に
よる圧力も加算されるため注入圧や型締め力等に余裕を
持っておく必要がある。なお、上記の加圧状態により液
状樹脂原料（１２）中に一部溶解したり気泡中に閉じ込
められた加圧気体は、脱型後に徐々に放散される。従っ
て、成形体の残留応力は無視できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の例におい
ては、次の仕様の成形型および原料を使用した。（１）成形型としては、縦１０２０ｍｍ、横５１０ｍｍ
の大きさの盤面を有し、深さ３ｍｍのキャビティを有す
る金属製の成形型を用いた。キャビティを挟んで一端に
ゲート、他端に液溜め空間部を設けた。

【００１８】（２）液状樹脂原料としては、以下のＡ及
びＢを用いた。Ａ：ビスフェノールＦ型ジグリシジルエーテルとグリシ
ジルメタクリレート（「ＳＹモノマーＧ」：阪本薬品社
製）とを重量比で５０対５０で混合したものＢ：メチル無水テトラヒドロフタール酸と２−エチル−
４−メチル−イミダゾールと１，１−ビス（ｔ−ブチル
パーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン
（「パーヘキサ３Ｍ」：日本油脂社製）とを重量比で１
０６：５：１で混合したもの（３）繊維強化材としては、縦１０１５ｍｍ、横５０５
ｍｍで目付け量１８００ｇ／ｍ²のガラス繊維マットを
用いた。

【００１９】実施例１キュビティー内に繊維強化材を載置し、約７０ｔｏｎの
型締め力で上型と下型とを締めた。型温度を上型および
下型とも１２０℃に保持した。ゲート側を下にして成形
型を床面に対して約８０°に傾けた。この後、樹脂原料
ＡとＢをエポキシ当量比で１０／８となるようにミキシ
ングヘッドにより衝突混合させて直ちにキャビティ内に
注入した。液状樹脂原料の注入量は、その液面が液溜め
空間部のほぼ中央部に達するよう予め計算して設定し
た。液状樹脂原料の注入完了時に液溜め空間部の空気相
の圧力は約０．５ｋｇ／ｃｍ²Ｇに達した。その後、直
ちに、液溜め空間部に加圧空気を導入して３ｋｇ／ｃｍ
²Ｇに調整し、硬化が完了するまで一定値に保持した。
液状樹脂原料の硬化が完了した後、成形型を開いて成形
体を脱型した。得られた成形体は、繊維強化材中への液
状樹脂原料の含浸状態も極めて良好であり、約２５体積
％の繊維強化材を含有するにも拘わらず透明性を帯びて
いた。

【００２０】比較例１実施例１において、加圧空気を導入することを省略した
以外は、実施例１と同様にして成形を行った。得られた
成形体は、多数の大小の気泡（ボイド）を有しており、
全体に乳白色に混濁した色を呈していた。また、表面に
は樹脂を含んで固くなったガラス繊維が露出している部
分も見られた。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、気泡が極
めて少なく、繊維強化材への液状樹脂原料の含浸状態が
極めて良好な成形体を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なＳＲＩＭの実施状態を示したものであ
る。

【図２】図１に示した成形型を分解して示した平面説明
図である。

【図３】図１に示した成形型を分解して示した平面説明
図である。

【符号の説明】

（１）：上型（２）：下型（３）：成形型（４）：ミキシングヘッド（５）：液状樹脂原料吐出口（６）：ランナー形成部（７）：ゲート形成部（８）：キャビティ形成部（９）：液溜め空間形成部（１０）：液溜め空間部（１１）：繊維強化材（１２）：液状樹脂原料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上型および下型より成る成形型のキャビ
ティ内に繊維強化材を載置して成形型を閉じ、次いで、
上記のキャビティ内に液状樹脂原料を注入して硬化さ
せ、硬化完了後、成形型を開いて成形体を脱型する繊維
強化樹脂成形体の製造方法において、液状樹脂原料の注
入が完了してから当該液状樹脂原料がゲル化するまでの
間にキャビティ内部を加圧気体により加圧状態となし、
硬化が完了するまで当該加圧状態を維持することを特徴
とする繊維強化樹脂成形体の製造方法。