JPH05169446A - 繊維強化プリフォームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】プリフォーム成形用スクリーン型１に補強材１
０を堆積させながらまたは堆積した後に、接着剤を吹き
付けまたは散布してプリフォームを製造する方法におい
て、前記接着剤に硬化型の樹脂組成物１４を使用すると
ともに、スクリーン型上の補強材および接着剤を気密性
シートで覆ってスクリーンに密着させた後、接着剤を硬
化させることを特徴とする繊維強化プリフォームの製造
方法。 【効果】樹脂の使用量を少なくして接着剤の乾燥硬化工
程および後処理工程を行うことなく繊維強化プリフォー
ムを得ることができ、経済性に優れるとともに、得られ
るＦＲＰ成形品の耐水性の低下を防止できるため、幅広
い分野のＦＲＰ製品に応用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維強化プラスチック成
形品の製造に使用する繊維強化プリフォームの製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】補強材と不飽和ポリエステル樹脂等の樹
脂を複合した繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと略
す）は、住宅資材、舟艇、工業機材、電気部品、自動車
部品等に幅広く使用されており、現代生活には不可欠の
材料となっている。ＦＲＰ製品を生産するための成形法
としては種々の方法が知られている。マッチドメタルダ
イ、コールドプレス、レジンインジェクション、バキュ
ームアシストレジンインジェクション、バック法等の成
形法では、雄型または雌型に補強材と樹脂を挿入し、硬
化させて成形を行うが、この場合、補強材として成形型
の形状をした繊維強化プリフォームを使用するのが一般
的である。

【０００３】繊維プリフォームの成形には、成形型の雄
型または雌型に合わせてつくった形状で多数の小孔を有
するスクリーン型が使用され、該スクリーン型の一方の
側を減圧状態に保ちつつ、小孔から大気を吸引してスク
リーン型の大気に接する面に繊維を供給しながらまたは
繊維補強材をスクリーン型に吸い付けた状態で接着剤を
吹き付けてまたは散布して保形性を与え、その後、スク
リーン型から外されてプリフォームとされる。接着剤と
しては、水溶性エマルジョン溶液またはホットメルト型
接着剤が使用されている。

【０００４】水溶性エマルジョン溶液を使用する場合に
は、例えば、スクリーン型上に繊維を吹き付けて堆積さ
せた後、これに、水で希釈した水性エマルジョンタイプ
の樹脂を塗布または散布して繊維隙間を水溶性エマルジ
ョン溶液で埋め、スクリーン型を吸引排気して繊維をス
クリーン型に密着させ、この状態で加熱乾燥させてプリ
フォームを得る。

【０００５】乾燥後の接着剤の不揮発物の付着量は、Ｆ
ＲＰ成形時の型へのなじみ性、仕上がり外観性、成形品
の強度特性、耐水性等の点から、一般に補強材に対して
約３〜１０重量％とされる。水溶性エマルジョン溶液
は、補強材間に接着剤が充分に充満して繊維間の隙間を
塞ぎ、目詰まりした状態とする必要があるため、スクリ
ーン上に堆積したガラス繊維とほぼ同量使用され、その
後、乾燥処理が施される。この乾燥処理の熱効率を上げ
るためには、かなり熱効率のよい熱風発生装置が必要で
あり、設備費用が高価となる欠点があった。また上記接
着剤の水の蒸発のほかに炉自体やスクリーンの空気を暖
めるための熱ロスが多く、熱源費が高く、さらに熱効率
を上げるために直火を熱源として使用すると、水性エマ
ルジョン中に含まれる有機溶剤の引火爆発など安全面で
の問題もあった。

【０００６】一方、上記問題点を解決する方法として、
ホットメルト型接着剤を用いる方法が提案されている
（特開昭５９−３５９１７号公報）。この方法は、溶融
したホットメルト接着剤を、ガラス繊維等の補強材に吹
き付けて溶融散布した後、冷却して成形する方法であ
る。しかし、この方法では、スクリーン型上に堆積させ
るガラス繊維に対するホットメルト型接着剤の使用量が
上記と同様の理由で約３〜１０重量％に制限されるた
め、堆積させた繊維の空隙を埋めることができず、従っ
て、スクリーン型を吸引排気しても堆積したガラス繊維
をスクリーン型上に密着させることができず、ホットメ
ルト型接着剤は吹き付けと同時に冷却し、かさばった状
態で固化してしまう。スクリーン形状に合ったプリフォ
ームを作るためには、再度加熱してホットメルト接着剤
を溶融した状態とし、外から押しつけてスクリーン型に
密着させるなどの後処理が必要であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題を解決し、接着剤の乾燥硬化工程または後処理
工程を不要とする、経済性に優れた繊維強化プリフォー
ムの製造方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
に鑑み、鋭意検討した結果、接着剤として少量の硬化型
樹脂を用い、これを補強材とともにスクリーン上に堆積
させた後、気密性シートで覆ってスクリーンに密着さ
せ、その後接着剤を硬化させることにより上記課題が解
決できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、
本発明は、プリフォーム成形用スクリーン型に補強材を
堆積させながらまたは堆積した後に、接着剤を吹き付け
または散布してプリフォームを製造する方法において、
前記接着剤に硬化型の樹脂組成物を使用するとともに、
スクリーン型上の補強材および接着剤を気密性シートで
覆ってスクリーンに密着させた後、接着剤を硬化させる
ことを特徴とする繊維強化プリフォームの製造方法に関
する。

【０００９】本発明に用いられる補強材には特に制約は
なく、例えば、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊
維などが用いられる。また繊維の状態にも制約はなく、
例えばチョップドストランドマット、コンテニアスマッ
ト等のマット状、ガラスクロス、ロービングクロス等の
クロス状、連続繊維状、ガラスロービング等のロービン
グ状などいずれの状態でも使用可能である。本発明に用
いられる接着剤には、硬化型の樹脂組成物が用いられ、
例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂組成物が用いられる。該組成物には、接着剤と
して吹き付けまたは散布し、さらに硬化するために、適
当な粘度と硬化性を有する必要がある。樹脂組成物の粘
度は通常１０ポアズ以下に調製される。粘度が高すぎる
と吹き付けが困難となる。また硬化性を与えるためには
硬化促進剤、硬化剤等が添加される。

【００１０】樹脂の硬化は、常温硬化型、中温硬化型お
よび高温硬化型のいずれの適用も可能であるが、スプレ
イアップ成形法と同様に常温硬化型の硬化剤を添加して
使用する常温硬化型が一般的である。樹脂の硬化時間
は、樹脂と補強材を気密性シートで覆ってスクリーン型
に密着させた後、硬化が開始するように硬化時間を設定
される。樹脂の使用量は、従来のホットメルト型接着剤
使用の場合と同様にＦＲＰ成形時の型へのなじみ性、仕
上がり外観性、成形品の強度特性、耐水性等の点から、
補強材に対して約３〜１０重量％とされる。本発明にお
いては補強材に対する接着剤の使用量が少なくても、ス
クリーン型上で補強材と接着剤が気密シートで覆われた
状態で吸引排気され、補強材間が目詰まりした状態とな
るため、嵩ばることなく、スクリーン型に密着した状態
で接着剤を硬化することができる。

【００１１】本発明に用いられる気密性シートとして
は、ポリエチレン性フィルム、塩化ビニル性フィルム等
が挙げられる。また完全に気密性を保持するものでなく
ても、吸引排気により補強材間の隙間を埋めるような働
きをするものであればよい。またシート状でなくスクリ
ーンの形状に沿った成形物でもよく、気密性を付与する
ものであればよい。

【００１２】図１は、本発明の製造方法による装置の一
例を示す説明図である。この装置は、小孔２を有するス
クリーン型１と、該スクリーン型１の一方から吸引排気
する減圧装置３と、該減圧装置３の減圧状態を適宜最適
な状態に保持する減圧調製用ダンパ４と、減圧状態を測
定する減圧ゲージ５と、補強材１０をカットしてチョッ
プ１１とするカッター６と、硬化型の樹脂組成物１２と
硬化剤１３を混合した組成物１４をスクリーン型１上に
噴射するスプレイガン７とから主としてなる。スクリー
ン型１は成形される所定の形状を有し、小孔２の開孔率
は通常約５０％程度であり、材質としてはパンチングメ
タル製またはＦＲＰ製が好適に使用される。

【００１３】このような構成において、まず減圧装置３
を稼働してスクリーン型１を吸引する。スクリーン型１
の減圧は、スクリーン面に供給された補強材や接着剤を
保持し、また気密性シートによりスクリーン上の補強材
や接着剤をスクリーン型に密着させる点から、９８０〜
３２９０Ｐａ程度とするのが好ましい。吸引する排気量
は型の表面積に比例するので適宜適切な減圧状態を保持
するよう調製用ダンパ４で調製する。次いで減圧状態に
あるスクリーン型１の上面に補強材１０をカッター６を
経由して供給する。補強材１０としてガラスロービング
等を使用した場合にはカッター６により適度な長さにカ
ットし、ガラスチョップ１１として供給する。該ガラス
チョップ１１はスクリーン型１の内面が減圧吸引状態に
なっているため型上面に保持される。ガラスロービング
等は適当の長さにカットされても、またカットせずに連
続的に供給してもよい。

【００１４】一方、樹脂１２は硬化剤１３と混合されて
樹脂組成物１４としてスプレイガン７からスクリーン型
１の上に供給される。ガラスチョップ１１と樹脂組成物
１４を同時に供給してもよく、またガラスチョップ１１
の上に樹脂組成物１４を供給してもよい。樹脂組成物１
４をスプレイ供給するにはスプレイアップ法で使用され
るスプレイアップ機をそのまま利用することができる。
スクリーン上に補強材１０と樹脂組成物１４を体積させ
た後、この上に気密性シートを覆い被せてスクリーンの
吸引力によりスクリーン型に密着させる。この状態で樹
脂組成物１４を常温硬化させ、脱型してガラス繊維プリ
フォームを得る。硬化時間を短縮するために加熱しても
よい。

【００１５】本発明によれば、水溶性エマルジョン溶液
を用いた場合の接着剤の熱処理工程を省略でき、またホ
ットメルト型接着剤を用いた場合の後処理工程が不要で
あり、省エネルギー的かつ経済的にプリフォームを製造
することができる。また接着剤として使用する硬化型の
樹脂は、耐水性を低下させることがないため、あらゆる
分野のＦＲＰ成形品に応用することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。図１に示す装置において、下記に示す設備および材
料を用いてガラス繊維プリフォームを成形した。 １．設備の仕様 （１）スクリーン型：幅１０００mm、長さ１０００mm、
高さ１０００mmの寸法を有し、材質パンチドメタル製、
開孔率５０％、表面積約５ｍ² の立方体の型を用いた。 （２）減圧装置（排気ファン）：排気能力、２００ｍ³
／ｍｉｎ （３）樹脂、ガラス繊維の供給装置：スプレイアップ機
（東技研社製） ２．使用材料 （１）補強材：ガラスロービング（ＲＳ−２４０Ｆ−１
１４ＡＪ、日東紡績株式会社社製） （２）樹脂：ポリセット５５９５ＡＰＴ−Ｓ（日立化成
工業社製、不飽和ポリエステル） （３）硬化剤：パーメックＮ（日本油脂社製） （４）気密性シート：ポリエチレンフィルム（厚さ５０
ミクロン、タマポリ社製ＦＮ−１３）

【００１７】３．プリフォーム成形 まず、スクリーン型１の表面にフッ素系離型剤（フレコ
ートＦＲＰ：ＨＹＳＯＬＡＥＲＲＯＳＰＡＣＥ ＆ Ｉ
ＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＤＩＶＩＳＩ
ＯＮ）を塗布し、離型処理をした。次に減圧装置３を運
転し、減圧調整用ダンパ４を２４５０Ｐａに調節し、ガ
ラスロービング１０をカッター６で５０mmにカットしな
がら、スプレイアップ機によりガラスチョップ１１の吐
出能力を３kg／ｍｉｎに調節してスクリーン型１の表面
に約２kgを均一に吹き付けた。その後、ガラスチョップ
１１を同様に吹き付けながら、樹脂１２に硬化剤１３を
混合した樹脂組成物１４を、樹脂の吐出量が約０．３kg
／ｍｉｎになように調節してスプレイガン（スプレイア
ップ機）７により同時に吹き付けた。このときのガラス
チョップの吹付量は１０kg、樹脂の吹付量は０．９kg、
硬化剤の樹脂に対する混合割合は１．０重量％であっ
た。

【００１８】ガラスチョップ１１と樹脂組成物１４を吹
き付けた後、気密性シートで全スクリーン面を覆い、ガ
ラスチョップと樹脂組成物をスクリーン型に密着させ、
この状態で樹脂組成物１４を硬化させた。樹脂組成物１
４は供給した後約５分で硬化を開始した。樹脂全体が硬
化した時点で減圧装置３の排気ファンの運転を停止し
た。さらに１０分常温放置して硬化させて離型し、図２
に示す形状のガラス繊維プリフォーム（重量１２．８k
g、数字の単位はmmである）を得た。

【００１９】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、接着剤とし
て硬化型の樹脂を使用し、かつ補強材と樹脂組成物を気
密性シートでスクリーン型に密着させた後、硬化させる
ため、樹脂の使用量を少なくして接着剤の乾燥硬化工程
および後処理工程を行うことなく繊維強化プリフォーム
を得ることができ、経済性に優れるとともに、得られる
ＦＲＰ成形品の耐水性の低下を防止できるため、幅広い
分野のＦＲＰ製品に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の製造方法に用いる装置の一例
を示す説明図である。

【図２】図２は、実施例１で得られたガラス繊維プリフ
ォームを示す図である。

【符号の説明】

１…スクリーン型、２…小孔、３…減圧装置、４…調整
用ダンパ、５…圧力ゲージ、６…カッター、７…スプレ
イガン、１０…補強材（ガラスロービング）、１１…ガ
ラスチョップ、１２…樹脂組成物、１３…硬化剤、１４
…組成物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリフォーム成形用スクリーン型に補強
   材を堆積させながらまたは堆積した後に、接着剤を吹き
   付けまたは散布してプリフォームを製造する方法におい
   て、前記接着剤に硬化型の樹脂組成物を使用するととも
   に、スクリーン型上の補強材および接着剤を気密性シー
   トで覆ってスクリーンに密着させた後、接着剤を硬化さ
   せることを特徴とする繊維強化プリフォームの製造方
   法。