JPH06210644A

JPH06210644A - 繊維強化プラスチツクの成形方法及び装置

Info

Publication number: JPH06210644A
Application number: JP23851793A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Furumiya; 清古宮; Yoshito Hayashi; 義人林
Original assignee: Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd
Priority date: 1992-09-28
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1994-08-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】繊維強化材に樹脂を含浸させるのに必要とされ
る圧力の低減をも図り、更に、成形中に樹脂の硬化に伴
なう収縮を補正し得るようにした繊維強化プラスチツク
成形品の新規な成形方法を提供することにある。【構成】上型１と下型２の合わせ面６及び７を合わせる
ことによつてキヤビテイ３と液溜め１２とこれらを連通
させる流路１０とを形成する一対の型を準備し、下型に
繊維強化材を載置した後、上型と下型を合わせて型締め
し、上記繊維強化材を含浸するのに必要な量よりも多
く、上記液溜めの容積よりも少ない量の液状樹脂を上記
液溜めに注入機９から注入し、上記液溜め内に液状樹脂
の殆どを溜め、上記液溜め内に樹脂を液状乃至流動性を
有するように保持しつつ、液溜め内を圧縮気体によつて
加圧することによつて、上記樹脂を液溜めからキヤビテ
イに送つて、樹脂を前記繊維強化材に含浸させ、次い
で、樹脂を繊維強化材と一体に硬化させることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチツク
を成形するための方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化プラスチツク成形品を製造する
方法としては、従来、種々のものが知られているが、そ
れらのなかでも、雌雄一対の型を用い、この一対の型の
間の空隙、即ち、キヤビテイに予め繊維強化材を載置
し、型締め後、型の適当な箇所に設けた注入孔から比較
的低い圧力にて樹脂を型内に注入し、この樹脂を前記繊
維強化材に含浸させ、強化材と一体化させて硬化させ、
この後、型を開き、脱型して成形品を得るレジン・イン
ジエクシヨン法（以下、ＲＩ法という。）が広く用いら
れている。

【０００３】また、キヤビテイ内を減圧にして成形する
レジン・インジエクシヨン法、即ち、バキユウム・アシ
スト・レジン・インジエクシヨン法（以下、ＶＡＲＩ法
という。）も、繊維強化プラスチツクの成形に広く用い
られている。しかし、このような従来のＲＩ法やＶＡＲ
Ｉ法における一般的な方法は、液状樹脂を注入ノズルに
導き、ここで硬化剤を混合し、型内に注入するものであ
る。しかし、これらの方法においては、注入ノズル系内
をセルフ・クリーニングする機構がないので、液状樹脂
を型内に注入した後、上記の注入ノズルを型から取外
し、更に、注入ノズル系内を溶剤等で洗浄して、樹脂が
系内で固化するのを防止することが必要であり、このこ
とがＲＩ法やＶＡＲＩ法の生産性の向上を妨げている。

【０００４】そこで、近年に至つて、セルフ・クリーニ
ング機構を備えたミキシング・ヘッドが開発され、これ
によつて、樹脂の注入ノズルを型に取付けたままにて成
形することができ、特に、速硬化性の液状樹脂を用いる
ことによつて、ＲＩ法よりも成形サイクルを短縮し得る
成形法として、ストラクチユラル・リアクシヨン・イン
ジエクシヨン・モールデイング法（以下、Ｓ−ＲＩＭ法
という。）が開発されている。

【０００５】一般に、ＲＩＭ法とは、２成分以上の低分
子量で低粘度の反応性の液状の樹脂原料（例えば、単量
体又は初期重合体）を加圧下にミキシング・ヘツド中で
衝突混合させると同時に密閉された型中に射出すること
によつて、上記樹脂原料を型内で反応硬化させて、成形
品を得る成形方法をいう。この成形方法は、現在、よく
知られているように、硬質ウレタンフオーム成形品及び
半硬質ウレタンフオーム成形品の製造に実用されてい
る。他方、ＲＩＭ法の改良も種々提案されており、例え
ば、特公昭６１−１０２８６号公報には、キヤビテイ内
の液状樹脂の硬化に伴う成形品の収縮を補償するように
したＲＩＭ法の改良が提案されている。

【０００６】このようなＲＩＭ法のなかで、強化材とし
てミルド・フアイバーを用いる方法がＲ−ＲＩＭ法と呼
ばれており、長繊維を用いる方法がＳ−ＲＩＭ法と呼ば
れている。このようなＲＩＭ法において用いられる上記
原料の型内への注入機がＲＩＭ注入機であつて、上述し
た２成分以上の液状の樹脂原料を加圧下に混合すると同
時に型中に注入する装置である。

【０００７】図１にＳ−ＲＩＭ法に用いられる装置の断
面図を示す。この装置は、上型１と下型２との間に空
隙、即ち、キヤビテイ３が形成されており、上型にはこ
のキヤビテイ内を減圧にするための減圧孔４が設けられ
ており、下型には液状樹脂注入孔５が設けられている。
この装置においては、キヤビテイ内の減圧を保持するた
めに、上型の合わせ面６又は下型の合わせ面７又はこれ
らの両者に溝が刻設されていて、そこにパツキング８が
装着されている。上記液状樹脂注入孔５にはＲＩＭ注入
機９のミキシング・ヘツドのノズルが固定され、繊維強
化プラスチツクの成形に際しては、所要量の液状樹脂が
このＲＩＭ注入機から流路１０を経てキヤビテイ３内に
注入される。

【０００８】このようなＳ−ＲＩＭ法は、ＲＩ法におい
て用いられている液状樹脂の注入装置をＲＩＭ注入機に
置き換えた成形法であつて、成形サイクルの短縮及び省
力化を可能とするものである。しかし、ＲＩＭ注入機に
よれば、樹脂の吐出速度を小さくして樹脂を型内に注入
すること、例えば、樹脂の吐出速度を数ｇ／秒程度から
数十ｇ／秒程度として、樹脂を型内に注入することが非
常に困難であり、また、樹脂の吐出速度の小さいＲＩＭ
注入機も未だ開発されていないので、特に、繊維含量の
高い繊維強化プラスチツク成形品をＲＩＭ注入機を用い
てＳ−ＲＩＭ成形する場合には、繊維強化材に液状樹脂
を含浸させるのに、必然的に大きい注入圧力を必要と
し、従つて、強度の小さい樹脂発泡体等を成形品の芯材
として用いることが非常に困難であり、また、型内に大
きい圧力が生じることから、重厚な型を用いることも必
要となる。

【０００９】他方、樹脂の注入速度が大きいときは、型
内における樹脂の流動速度が大きくなり、成形品の表面
にボイド等の成形欠陥が発生しやすい。更に、Ｓ−ＲＩ
Ｍ法では、速硬化性樹脂を用いるので、液状樹脂の反応
に伴なう収縮が比較的大きくなり、この収縮のために、
成形品の表面にヒケ等の成形欠陥が発生しやすい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来よ
り知られている繊維強化プラスチツクの成形には種々の
問題がある。そこで、本発明は、上述したＲＩ法やＶＡ
ＲＩ法における生産性の低い問題を解決し、Ｓ−ＲＩＭ
法における樹脂の吐出速度と注入圧力とが必然的に大き
い難点とを解決し、型内への樹脂の注入速度と型内での
樹脂の流動速度の低減を図り、繊維強化材に樹脂を含浸
させるのに必要とされる圧力の低減をも図り、更に、成
形中に樹脂の硬化に伴なう収縮を補正し得るようにした
新規な成形方法及びそのための装置を提供することを目
的とする。

【００１１】即ち、本発明によれば、前述したＲＩ法、
ＶＡＲＩ法及びＳ−ＲＩＭ法のそれぞれの長所を有する
一方、それらの欠点をもたない新規な繊維強化プラスチ
ツクの成形方法及びそのための装置が提供される。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による繊維強化プ
ラスチツクの成形方法は、(a) 上型と下型の合わせ面を
合わせることによつてキヤビテイと液溜めとこれらを連
通させる流路とを形成する一対の型を準備し、(b) 下型
に繊維強化材を載置した後、上型と下型を合わせて型締
めし、(c) 上記繊維強化材を含浸するのに必要な量より
も多く、上記液溜めの容積よりも少ない量の液状樹脂を
上記液溜めに注入機から注入し、上記液溜め内に液状樹
脂の殆どを溜め、(d) 上記液溜め内に樹脂を液状乃至流
動性を有するように保持しつつ、液溜め内を圧縮気体に
よつて加圧することによつて、上記樹脂を液溜めからキ
ヤビテイに送つて、樹脂を前記繊維強化材に含浸させ、
次いで、(e) 樹脂を繊維強化材と一体に硬化させること
を特徴とする。

【００１３】本発明による好ましい態様によれば、上述
した方法において、下型に繊維強化材を載置し、下型の
液溜めの底部に冷し金を置いた後、上型と下型を合わせ
て型締めし、その後、液溜めに液状樹脂を注入する工程
及びその後の工程を行なう。本発明による更に好ましい
態様によれば、型締めした後、型内を減圧にし、そこ
で、液状樹脂を液溜めに注入し、その後の工程を行な
う。

【００１４】更に、本発明の一層好ましい態様によれ
ば、液状樹脂を液溜めに注入し、次いで、液溜めを圧縮
気体にて加圧して、この液状樹脂を液溜めからキヤビテ
イに送つた後も、液溜めを圧縮気体にて加圧を続けて、
キヤビテイ内の樹脂が硬化し、収縮するのに応じて、液
溜めに残存している樹脂をキヤビテイ内に送ることによ
つて、得られる成形品の収縮を有効に補正することがで
きる。

【００１５】また、本発明による繊維強化プラスチツク
の成形装置は、上型と下型の合わせ面を合わせることに
よつてキヤビテイと下型に底部を有する液溜めとこれら
を連通させる流路とを形成する一対の型を有し、上型と
下型を合わせて型締めした後、型内を減圧にするための
減圧孔と、このように減圧された型の液溜めに液状樹脂
を注入するために、注入機のミキシング・ヘツドのノズ
ルを固定するための液状樹脂注入孔と、上記液溜めを圧
縮気体にて加圧して、前記キヤビテイ内の樹脂が硬化
し、収縮するにつれて、液溜め内の液状樹脂を前記通路
を経てキヤビテイに送るための圧縮気体加圧孔と、キヤ
ビテイを構成する型部分と液溜めを構成する型部分との
間に設けられて、上記二つの型部分を熱的に遮断して、
液溜めを構成する型部分の温度をキヤビテイを構成する
型部分の温度よりも低く保持するための断熱溝を有する
ことを特徴とする。

【００１６】本発明によるかかる方法及び装置は、特
に、発泡樹脂や空気を充填したゴム管のような強度の小
さい芯材を有する繊維強化プラスチツク成形品を製造す
るのに有利に用いられる。

【００１７】以下に本発明による繊維強化プラスチツク
の成形方法及び装置を図２から図６に基づいて詳細に説
明する。図２から図５において、図１と同じ部材には同
じ参照番号が付されている。

【００１８】図２は、本発明による方法を実施するため
に好適に用いることができる成形装置の一例の断面図を
示す。この成形装置において、上型１と下型２は、これ
らをその合わせ面６及び７にて合わせることによつて、
共にその間に空間としてのキヤビテイ３が形成されると
共に、その底部１１を下型に有する液溜め１２が形成さ
れ、この液溜めと上記キヤビテイとは流路１０にて連通
されている。この流路も上型と下型との合わせ面に沿つ
て形成されている。液溜めの容積は、キヤビテイ内の繊
維強化材を含浸するのに必要とされる量よりも多量の液
状樹脂を保持し得て、液状樹脂が液溜めからキヤビテイ
に送られた後も、液溜めと流路に液状樹脂が残存するよ
うな容積である。

【００１９】本発明においては、液状樹脂を液溜めに注
入するための手段は何ら限定されるものではないが、生
産性の観点からは、前述したＲＩＭ注入機を用いるのが
好ましく、以下、液状樹脂の注入機として、ＲＩＭ注入
機を用いるものとして、説明する。

【００２０】上型１には、弁（図示せず）によつて開閉
可能である圧縮気体導入孔１３が上記液溜め１２に連通
して設けられており、後述するようにして、所定量の液
状樹脂がＲＩＭ注入機９からこの液溜めに注入され、そ
の殆どが一旦、液溜めに溜められた後、上記圧縮気体導
入孔１３から圧縮気体、通常、圧縮空気が液溜めに導入
され、液溜めを加圧し、その結果として、液状樹脂が前
記流路１０を経て、型内のキヤビテイ３に送られて、予
めそこに載置されている繊維強化材を含浸することとな
る。上述したように、所定量の液状樹脂がＲＩＭ注入機
から液溜めに注入されたとき、一部の樹脂は、流路を経
て、キヤビテイ内に漏れ込む。

【００２１】他方、下型２には、上記液溜め１２に連通
する液状樹脂注入孔５が設けられている。この液状樹脂
注入孔５にはＲＩＭ注入機９のミキシング・ヘツドのノ
ズルが脱着自在に取付けられて、繊維強化プラスチツク
の成形に際しては、所定量の液状樹脂がこのＲＩＭ注入
機から液溜め１２に注入される。

【００２２】前述したように、本発明においては、液溜
め１２は、キヤビテイ３内の繊維強化材を含浸するのに
必要とされる量よりも多量の液状樹脂を保持し得る容積
をもつており、液状樹脂は、繊維強化材を含浸するのに
必要な量よりも多く、上記液溜めの容積よりも少ない量
にて、このような液溜めにＲＩＭ注入機から注入され
る。従つて、液溜めへの液状樹脂の注入が完了したと
き、液溜めは、その上部に空間を有していると共に、液
状樹脂をキヤビテイに送つた後も、液溜め及び流路には
液状樹脂が残存している。そこで、このように、液溜め
及び流路に液状樹脂を残存させ、キヤビテイ内で樹脂が
硬化する間、液溜め内に残存している液状樹脂を圧縮気
体にて加圧を続けて、キヤビテイ内における樹脂の収縮
に応じて、樹脂をキヤビテイに送つて、成形品の収縮を
補正することができる。

【００２３】尚、本発明においては、液状樹脂注入孔
５、従つて、ＲＩＭ注入機９のミキシング・ヘツドのノ
ズルの取付け位置と圧縮空気導入孔１３とは、その型へ
の取付けの位置関係において、何ら図面に例示したもの
に限定されるものではない。本発明において、上型及び
下型は、通常、そのような型中に導入した常套の加熱手
段（図示せず）によつて所定の温度に加熱されるが、本
発明によれば、そのような加熱温度を調節して、キヤビ
テイを構成する型部分１４の温度よりも液溜めを構成す
る型部分１５の温度を低くすることによつて、液溜め内
の樹脂を液状に、少なくとも流動性を有するように保持
し、キヤビテイ３内の樹脂を液溜め１２内の樹脂よりも
速やかに硬化させながら、前述したように、液溜めを圧
縮気体にて加圧し、液溜めに残存している樹脂をキヤビ
テイに送ることによつて、成形品の収縮を有効に補正す
ることができる。

【００２４】上記それぞれの型部分１４及び１５の温度
やそれらの間の温度差は、主として、用いる液状樹脂に
応じて適宜に設定されるが、上記温度差は、通常、５〜
２０℃の範囲である。

【００２５】このようにして、本発明によれば、ＲＩＭ
注入機９からキヤビテイ３に液状樹脂を注入するに際し
て、液状樹脂の殆どを一旦、液溜め１２に溜め、この液
溜めの液状樹脂を圧縮気体にて加圧し、液状樹脂を流路
１０を経てキヤビテイ３内に注入するので、液状樹脂の
キヤビテイ内への流動速度の低減と共に、液状樹脂を繊
維強化材に含浸させるのに要する圧力の低減をも図るこ
とができ、かくして、比較的強度の小さい樹脂発泡体の
ような芯材も繊維強化材の芯材として用いることができ
る。更に、キヤビテイ内での液状樹脂の流動速度を小さ
くすることによつて、得られる成形品の表面にボイドが
発生するのを防ぐことができる。

【００２６】更に、本発明においては、図２に示したよ
うに、上型と下型の合わせ面に沿つて前記流路１０が水
平に形成されていると共に、液溜め１２の底部１１がこ
の流路１０と実質的に同じ平面にあつてもよいが、ま
た、図３に示すように、液溜め１２の底部１１が流路１
０よりも高い位置にあることが好ましく、特に、図示し
たように、液溜め１２の底部１１は、液状樹脂が高い位
置から流路に流れ込むように、流路１０に向かつて僅か
に下降する傾斜を有することが好ましい。

【００２７】図４は、キヤビテイ３内を減圧にして、本
発明の方法を実施し得るようにした成形装置の一例の断
面図を示し、前述したような上型１と下型２とを備えて
おり、その間にキヤビテイ３と液溜め１２が形成され、
この液溜めとキヤビテイとは流路１０にて連結されてい
ることに加えて、型にはキヤビテイ３に連通する開閉可
能な減圧孔４が設けられていて、この減圧孔を真空ポン
プ（図示せず）に接続することによつて、キヤビテイと
液溜めと流路とを減圧にすることができる。更に、キヤ
ビテイ、液溜め及び流路が減圧に保持されるように、キ
ヤビテイと液溜めの周囲の型の合わせ面に溝１６が刻設
されており、その溝にパツキング８が装着されている。
上記減圧孔４の型への取付け位置も、図面に例示したも
のに限定されない。

【００２８】このようなキヤビテイ内を減圧にし得る成
形装置による繊維強化プラスチツクの成形も、前述した
と同様であつて、下型２に繊維強化材を載置し、型締め
した後、前記減圧孔を真空ポンプに接続して型内を減圧
にし、次いで、ＲＩＭ注入機から液状樹脂を型内の液溜
めに注入し、この後、前述したと同様にして、液状樹脂
をキヤビテイに送つて、繊維強化材に含浸し、液状樹脂
を強化材と共に一体に硬化させて、成形を完了すればよ
い。

【００２９】前述したように、本発明に従つて、例え
ば、型の加熱温度を調節して、キヤビテイを構成する型
部分の温度よりも液溜めを構成する型部分の温度を低く
することによつて、キヤビテイ内の樹脂を液溜めの樹脂
よりも速やかに硬化させつつ、且つ、液溜めに残る樹脂
を液状に、又は少なくとも流動性を有するように保持し
つつ、液溜めを加圧して、樹脂をキヤビテイに送ること
によつて、成形品の収縮を有効に補正することができ
る。

【００３０】しかし、前述したように、型中に設けた加
熱手段によつて、キヤビテイを構成する型部分と液溜め
を構成する型部分との間に温度差を設けても、これら二
つの型部分は、熱的に相互に影響し合うと共に、液溜め
内の液状樹脂も型からの熱によつて、経時的に硬化する
から、例えば、液溜め内で液状樹脂が厚い層をなして残
存しているときは、キヤビテイを構成する型部分よりも
温度を低くした液溜めを構成する型部分の温度が液溜め
内の樹脂に伝わり難く、その結果として、液溜め内の樹
脂の硬化に伴う発熱が蓄積されて、場合によつては、液
溜め内の樹脂の方がキヤビテイ内の樹脂よりも速く硬化
することもある。他方、液溜めに溜める樹脂の量を比較
的少量とし、成形に際して、その殆どを圧縮空気にてキ
ヤビテイに移送するようにすれば、液溜めの余剰の樹脂
で成形品の収縮を補正する目的を実現できないおそれが
あるのみならず、樹脂を液溜めからキヤビテイに移送す
る際に、圧縮空気がキヤビテイに侵入して、得られる成
形品の外観を著しく損なうおそれもある。

【００３１】そこで、本発明の方法に従つて、図５に示
すように、下型２に繊維強化材を載置すると共に、上記
液溜め１２の底部１１に冷し金１７を置いた後、上型１
と下型２を合わせて型締めし、以下、前述したと同様に
して、ＲＩＭ注入機９にて液溜め１２に液状樹脂を注入
した後、液溜めに圧縮気体を注入し、この液状樹脂を流
路１０を経てキヤビテイ３に注入し、液状樹脂を前記繊
維強化材に含浸させた後、液状樹脂を繊維強化材と一体
に硬化させることが好ましい。

【００３２】本発明によるかかる方法によれば、液溜め
内の液状樹脂を冷し金１７によつて直接に冷却して、液
溜め内の樹脂の温度をキヤビテイ内の樹脂よりも確実に
低い温度とすることができるので、液溜めの樹脂を液状
乃至少なくとも流動性を有するように保持することがで
きると共に、キヤビテイ内の樹脂を液溜めの樹脂よりも
速やかに硬化させることができ、しかも、液溜めに残る
樹脂をキヤビテイに圧縮空気によつて送ることによつ
て、成形品の収縮を確実に有効に補正することができ
る。

【００３３】更に、本発明によれば、このように、冷し
金を用いることによつて、液溜めを構成する型部分１５
の温度を、キヤビテイを構成する型部分よりも低いが、
しかし、冷し金を用いないときよりも高い温度に維持す
ることによつて、液溜め内で薄い層をなして残存してい
る樹脂が、得られた成形品の脱型後、型内を清掃可能な
硬化状態に、より速やかに到達するので、これによつ
て、脱型時間を短縮することができる。

【００３４】冷し金１７は、液溜め１２の立体形状乃至
空間形状と相似する立体形状を有せしめ、冷し金１７の
外周面と液溜め１２の壁面との間の空隙１８を小さくす
るのがよく、即ち、液溜めに残存する樹脂の厚さを薄く
するのが好ましい。このようにすることによつて、液溜
め内の樹脂を効果的に冷却することができ、液溜めにお
いて、樹脂の発熱反応による熱の蓄積を少なくして、液
溜め内の樹脂の硬化をキヤビテイ内の樹脂の硬化よりも
遅くすることができ、効果的に成形品の収縮を補正する
ことができる。冷し金は、液溜めの底部に置く際、常温
でよいが、必要に応じて、予め所定の温度に冷却してお
いてもよい。

【００３５】更に、本発明の装置は、図５に示すよう
に、上型と下型がそれらの合わせ面を合わせることによ
つてキヤビテイ３を構成する型部分１４と液溜め１２を
構成する型部分１５との間に断熱溝１９を有しているの
が好ましい。このように、キヤビテイを構成する型部分
１４と液溜めを構成する型部分１５との間に、好ましく
は、上型と下型とに流路を挟むようにして、又は型が許
せば、流路を取り巻くようにして、断熱溝１９を有する
装置を用いることによつて、成形品の収縮を一層有効に
補正することができる。

【００３６】即ち、このような装置によれば、キヤビテ
イを構成する型部分と液溜めを構成する型部分とが温度
的に実質的に遮断されるので、それぞれの型部分が他の
型部分の温度の影響を受けることが少ないので、それぞ
れの型部分を最適の温度に維持することができる。従つ
て、本発明によれば、特に、このように、キヤビテイを
構成する型部分１４と液溜めを構成する型部分１５との
間に断熱溝１９を形成した装置を用いて、前述したよう
に、下型２に繊維強化材を載置すると共に、上記液溜め
１２の底部１１に冷し金１７を置いた後、上型１と下型
２を合わせて型締めし、以下、前述したと同様にして、
成形工程を行なうことによつて、確実に成形品の収縮を
補正すると共に、脱型時間を短縮することができる。こ
の態様は、本発明における最も好ましい態様である。

【００３７】本発明においては、用いる樹脂は何ら限定
されるものではなく、通常の繊維強化プラスチツク成形
品の成形の分野にて知られている樹脂のいずれもが用い
られる。例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエス
テル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミ
ド樹脂、フエノール樹脂、シリコーン樹脂、架橋ポリエ
ステルアミド樹脂、架橋ポリアミノアミド樹脂、架橋エ
ポキシ変性ポリアミノアミド樹脂、架橋ポリエーテルア
ミド樹脂等の熱硬化性樹脂等を好ましい例として挙げる
ことができる。

【００３８】不飽和ポリエステル樹脂は、無水フタル
酸、イソフタル酸、無水マレイン酸、フマル酸等の二塩
基酸成分及びエチレングリコール、プロピレングリコー
ル等のグリコール成分の重縮合反応によつて得られる不
飽和アルキドをスチレン等のビニル単量体に溶解させて
なる樹脂であつて、適度な物性を有し、成形性もよいこ
とから、一般に、繊維強化プラスチツク成形品のマトリ
ツクスとして多く用いられている。エポキシ樹脂を変性
して得られるビニルエステル樹脂やエポキシ樹脂は、力
学的性質、硬化収縮等の物性が不飽和ポリエステル樹脂
よりもすぐれており、同様に、多く用いられている。エ
ポキシ樹脂としては、大部分が速硬化性のビスフエノー
ルＡ型エポキシ樹脂である。ポリイソシアネートとポリ
オールとの高分子化反応によつて得られるポリウレタン
樹脂は、硬化が速い特徴を有するマトリツクスである。

【００３９】上記したなかでも、本発明においては、例
えば、2,2'−（1,３−フエニレン）ビス−２−オキサゾ
リンと二塩基酸とを触媒の存在下に反応させて得られる
架橋ポリエステルアミド樹脂、特開昭６３−２４１０２
９号公報に記載されているように、2,2'−（1,３−フエ
ニレン）ビス−２−オキサゾリンと4,4'−メチレンビス
アニリンやジアミノジフエニルメタンのようなジアミン
化合物とを触媒の存在下に反応させて得られる架橋ポリ
アミノアミド樹脂、特開平１−１１３４２２号公報に記
載されているように、2,2'−（1,３−フエニレン）ビス
−２−オキサゾリンとジアミン化合物とエポキシ樹脂と
を触媒の存在下に反応させて得られる架橋エポキシ変性
ポリアミノアミド樹脂、2,2'−（1,３−フエニレン）ビ
ス−２−オキサゾリンとフエノール性水酸基を有する化
合物とを触媒の存在下に反応させて得られる架橋エポキ
シ変性ポリエーテルアミド樹脂等は、本発明による成形
方法に適する樹脂である。

【００４０】本発明において用いる樹脂には、その樹脂
の種類や、また、得られる繊維強化プラスチツク成形品
の要求特性に応じて、必要に応じて適宜に、触媒、安定
剤、離型剤、着色剤、難燃剤、充填材等が配合される。

【００４１】更に、本発明において用いる樹脂は、一液
型でも、二液、三液型でもよい。本発明における最も好
ましい態様として、ＲＩＭ注入機を用いるときは、三液
型の樹脂を用いることもできるが、しかし、通常、二液
型の樹脂が用いられる。二液型の樹脂を用いときは、注
入材料を基材樹脂と硬化剤とに分け、両者を別々の槽に
準備し、これらをミキシング・ヘッドで混合し、液溜め
に注入し、次いで、前述したようにして、キヤビテイに
送る。他方、一液型の樹脂を用いるときは、基材樹脂と
硬化剤とを予め槽中で準備し、この混合物を液溜めに注
入し、次いで、前述したようにして、キヤビテイに送れ
ばよい。

【００４２】また、繊維強化材は、通常の繊維強化プラ
スチツク成形品の製造において用いられているものを本
発明においても用いることができる。そのような繊維強
化材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、石英繊
維、セラミツク繊維、ジルコニア繊維、ボロン繊維、タ
ングステン繊維、モリブデン繊維、スチール繊維、ベリ
リウム繊維、ステンレス鋼繊維等の無機乃至金属繊維
や、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の有機合成繊
維を挙げることができる。このような繊維強化材は、樹
脂との接着性をよくするために、予めカツプリング剤に
て処理してもよい。

【００４３】更に、このような繊維強化材は、単独に
て、又は２種以上の組合わせとして用いることができ、
また、プレフオーム、マツト、クロス等の形状や、これ
らの組合わせの形状等として用いることができる。本発
明においては、繊維強化プラスチツク成形品における繊
維含有量は、用いる樹脂材料の粘度や繊維強化材の種類
や得られる成形品の要求特性等にもよるので、特に、限
定されるものではないが、通常、５〜８０重量％の範囲
であり、好ましくは、２０〜７０重量％の範囲である。

【００４４】本発明の方法は、特に、速硬化性樹脂の繊
維強化プラスチツク成形品を効率よく製造するのに好適
に用いることができる。

【００４５】成形圧力は、通常、0.５〜１０kg／cm² の
範囲であり、サイクルタイムは、通常、３０秒から３０
分の範囲である。しかし、本発明は、成形圧力やサイク
ルタイムにおいて限定されるものではなく、これらは、
用いる樹脂、触媒、繊維強化材、目的とする成形品の寸
法等によつて、適宜に設定されるものである。

【００４６】次に、図６は、本発明の方法によつて成形
された繊維強化プラスチツク成形品２０の一例を示す断
面図である。この成形品は、芯材２１を繊維強化プラス
チツク層２２で被覆してなるものであつて、一例とし
て、例えば、硬質ウレタンフオームからなる軽量の芯材
の周囲に炭素繊維からなるブレードを被覆し、これに樹
脂を含浸硬化させてなる成形品を例示することができ
る。勿論、本発明は、得られる成形品によつて限定され
るものではない。

【００４７】また、以上において、フラツシユ型を用い
る成形装置について説明したが、成形品の形状によつて
は、型としてポジテイブ型を用いてもよい。更に、金
型、アルミニウム型、電鋳型、樹脂型等、いずれでもよ
い。

【００４８】本発明の方法によつて得られる繊維強化プ
ラスチツク成形品は、種々の用途に好適に用いられる
が、例えば、具体的な製品の例として、例えば、テニス
ラケツト、バドミントンラケツト、ゴルフヘツド、オー
ル、ソフトボールや軟式野球用のバツト、自転車のフレ
ーム、アーチエリー・ボウ等の種々のスポーツ・レジヤ
ー用品、車椅子のフレーム等の種々のヘルス・ケア製
品、ポンプのケーシング類、機器の翼類、歯車、鏡板等
の種々の工業用品等を挙げることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明の方法によれば、
液状樹脂を型内に樹脂を注入するに際して、液状樹脂を
一旦、液溜めに溜め、この液溜めの樹脂を圧縮気体にて
加圧し、液状樹脂をキヤビテイ内に注入するので、樹脂
のキヤビテイ内への流動速度と樹脂を繊維に含浸させる
のに要する圧力の低減を図ることができ、かくして、比
較的強度の小さい樹脂発泡体を強化材の芯材として用い
ることができる。更に、型内での樹脂の流動速度を小さ
くすることによつて、成形品の表面にボイドの発生する
のを防ぐことができる。

【００５０】特に、液状樹脂を型内に注入するために、
ＲＩＭ注入機を用いることによつて、Ｓ−ＲＩＭ法の長
所である成形サイクルの短縮と省力化を図ることができ
る。また、本発明の方法によれば、液状樹脂を圧縮気体
によつて加圧しつつキヤビテイに注入し、その後も加圧
を続けることによつて、液状樹脂の硬化に伴なう収縮を
補正することができ、かくして、Ｓ−ＲＩＭ法の欠点で
あつたヒケの発生を防止することができる。更に、成形
に要する圧力を小さくすることができるので、重厚な型
を必要とせず、ＲＩ法やＶＡＲＩ法で用いられている軽
構造の型を好適に用いることができる。

【００５１】特に、本発明に従つて、キヤビテイを構成
する型部分と液溜めを構成する型部分との間に断熱溝を
形成した装置を用いて、下型に繊維強化材を載置すると
共に、上記液溜めの底部に冷し金を置いた後、上型と下
型を合わせて型締めし、液状樹脂を液溜めからキヤビテ
イに注入した後も、液溜め及び流路に液状樹脂を残存さ
せ、この液状樹脂に圧縮気体にて加圧を続けて、キヤビ
テイ内における樹脂の硬化による収縮に応じて、樹脂を
キヤビテイに送ることによつて、成形品の収縮を確実に
補正して、外観のすぐれた均質な成形品を短い脱型時間
にて製造することができる。

【００５２】特に、本発明の方法は、液溜めの樹脂をキ
ヤビテイ内に注入するのに長時間を必要としない比較的
小型の繊維強化プラスチツク成形品を製造するのに好適
である。

【００５３】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。

【００５４】実施例１ 2,2'−（1,３−フエニレン）ビス−２−オキサゾリン5.
７kgと4,4'−メチレンビスアニリン2.３kgとを計量した
後、乾式混合し、これをＲＩＭ注入機の約１３０℃に加
熱されたＡ液用タンクに装入し、また、4,4'−メチレン
ビスアニリン６Kgと臭化オクチル0.４５kgとを計量した
後、乾式混合し、これをＲＩＭ注入機の約１３０℃に加
熱されたＢ液用タンクに装入し、攪拌しながら、それぞ
れ溶融させ、その後、Ａ液及びＢ液は共に液温が１３０
℃となるように温度調節した。１３０℃におけるＡ液及
びＢ液の粘度は、それぞれ約８センチポイズ（Ｂ型粘度
計）であつた。

【００５５】図４に示したような型を下押し式の油圧プ
レスに取付け、型の温度をキヤビテイを構成する型部分
は１５０℃に、液溜めと流路を構成する型部分は１３０
℃とし、下型のキヤビテイに図６に示すような芯材を有
する繊維強化材を載置した後、上型を下ろして型締めし
た。上記繊維強化材は、硬質ウレタンフオームからなる
比重約0.２の芯材を炭素繊維で織成したブレードで被覆
し、キヤビテイに合致する形状を有せしめたものであ
り、芯材の表面とキヤビテイの壁面との間隔は４mmとし
てある。

【００５６】次に、型の有する減圧孔の弁を開いて、型
内を約２０mmHgに減圧し、この後、弁を閉じて、型内を
減圧に保持した。次いで、液溜めの上方に空間が残るよ
うに、ＲＩＭ注入機に準備した上記液状樹脂を注入孔か
ら液溜めに注入した。ここに、液状樹脂の液溜めへの注
入条件は、Ａ液とＢ液の吐出圧力が共に１５〜１８kgf/
cm² 、Ａ液／Ｂ液の混合比（重量比）が８０／２1.５、
Ａ液とＢ液の混合液の吐出量を２００ｇ／秒とした。

【００５７】この後、圧縮空気導入孔の弁を開けて、約
２kgf/cm² の圧力の圧縮空気を液溜め中の液状樹脂に加
えて、液状樹脂を流路を経て、キヤビテイ内に注入し、
前記繊維強化材に含浸させた。圧縮空気による液状樹脂
の加圧を開始して、約５０秒にて、キヤビテイへの液状
樹脂の注入がほぼ完了した。この後も、圧縮空気による
型内の加圧を続け、液溜めの下方及び流路に液状樹脂を
残存させ、液状樹脂の硬化に伴う収縮分がキヤビテイ内
に補給されるようにした。

【００５８】液状樹脂のキヤビテイへの注入を開始して
６分後に上下型を開き、成形品を型から取り出した。得
られた成形品の表面には、ボイド、ヒケ等の成形欠陥は
皆無であつた。また、成形品の繊維強化プラスチツク層
の厚みは約４mmであり、繊維強化プラスチツク層におけ
る炭素繊維の割合は約５０容量％であつた。表１にＲＩ
Ｍ注入機の操作条件と主要な成形データを示す。

【００５９】比較例１図１に示したような型を下押し式の油圧プレスに取付
け、型の温度を１５０℃とし、下型のキヤビテイに実施
例１と同じ繊維強化材を載置した後、上型を下ろして型
締めした。実施例１と同様にキヤビテイ内を減圧にした
後、ＲＩＭ注入機から液状樹脂をキヤビテイに注入し
た。この樹脂の注入の間、注入圧力は最大で約６０kgf/
cm²を必要とした。

【００６０】液状樹脂の注入を開始して６分後に上下型
を開き、成形品を型から取り出した。得られた成形品の
表面には、多数のボイドが生じており、成形品の外観は
非常に劣るものであつた。また、成形品の繊維強化プラ
スチツク層の厚みは約５mmであつて、設計厚み（４mm）
よりも厚いものであつた。表１にＲＩＭ注入機の操作条
件と主要な成形データを示す。

【００６１】

【表１】

【００６２】表１に示すように、本発明によれば、液状
樹脂をＲＩＭ注入機から一旦、液溜めに注入し、これを
圧縮気体によつて加圧してキヤビテイに注入するから、
キヤビテイへの樹脂の注入には非常に小さい圧力を必要
とするのみであり、従つて、得られる成形品は、外観に
すぐれるものである。これに対して、比較例１に示す従
来の方法によれば、液状樹脂をＲＩＭ注入機から直接に
キヤビテイに注入するから、そのために非常に大きい注
入圧力を必要とし、そのために芯材が収縮し、その結
果、得られる成形品は外観が悪いものである。

【００６３】実施例２ 2,2'−（1,３−フエニレン）ビス−２−オキサゾリン5.
７kgと4,4'−メチレンビスアニリン2.３kgとを計量した
後、乾式混合し、これをＲＩＭ注入機の約１３０℃に加
熱されたＡ液用タンクに装入し、また、4,4'−メチレン
ビスアニリン６Kgと臭化オクチル0.４５kgとを計量した
後、乾式混合し、これをＲＩＭ注入機の約１３０℃に加
熱されたＢ液用タンクに装入し、攪拌しながら、それぞ
れ溶融させ、その後、Ａ液及びＢ液は共に液温が１３０
℃となるように温度調節した。１３０℃におけるＡ液及
びＢ液の粘度は、それぞれ約８センチポイズ（Ｂ型粘度
計）であつた。

【００６４】図５に示したような型を下押し式の油圧プ
レスに取付け、型の温度をキヤビテイを構成する型部分
は１５０℃に、円錐台状の立体形状を有する液溜めと流
路を構成する型部分は１４０℃とし、下型のキヤビテイ
に図６に示すような芯材を有する繊維強化材を載置し
た。次いで、常温の冷し金を図５に示すように、液溜め
の底部に置いた後、速やかに上型を下ろして型締めし
た。ここに、用いた冷し金は、上記液溜めに類似の円錐
台の形状を有し、外径約６８mm、高さ約２０mmの鉄（Ｓ
５５Ｃ）製のものであつて、この冷し金の外周面と液溜
めの壁面との間の環状の空隙の間隔は約７mmであつた。

【００６５】実施例１と同様にして、液状樹脂のキヤビ
テイへの送入を開始してから、４分後に上下型を開き、
成形品を型から取り出した。得られた成形品の表面に
は、ボイド、ヒケ等の成形欠陥は皆無であつた。また、
成形品の繊維強化プラスチツク層の厚みは約４mmであ
り、繊維強化プラスチツク層における炭素繊維の割合は
約５０容量％であつた。

【００６６】実施例１において、液溜めと流路の周辺の
型の温度を実施例２と同じく１４０℃とすると、液溜め
に残存する液状樹脂がキヤビテイ内の樹脂よりも先に硬
化する傾向にあり、成形品の収縮を十分に補正すること
ができなかつた。これに対して、本実施例におけるよう
に、冷し金を用いることによつて、液溜めと流路の周辺
の型の温度を１４０℃としても、成形品を収縮を十分に
補正することができ、脱型時間を６分から４分に短縮す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、従来のＳ−ＲＩＭ法に用いられる成形装置
を示す断面図である。

【図２】は、本発明の方法を実施するのに好適に用いる
ことができる成形装置の一例を示す断面図である。

【図３】は、本発明の方法を実施するのに好適に用いる
ことができる成形装置の別の一例を示す断面図である。

【図４】は、本発明の方法を実施するのに好適に用いる
ことができる成形装置の更に別の一例を示す断面図であ
る。

【図５】は、本発明の方法を実施するのに好適に用いる
ことができる成形装置の更に別の一例を示す断面図であ
る。

【図６】は、本発明の方法によつて得られる繊維強化プ
ラスチツク成形品の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…上型、２…下型、３…キヤビテイ、４…減圧孔、５
…液状樹脂注入孔、６…上型の合わせ面、７…下型の合
わせ面、８…パツキング、９…ＲＩＭ注入機、１０…流
路、１１…液溜めの底部、１２…液溜め、１３…圧縮空
気導入孔、１４…キヤビテイを構成する型部分、１５…
液溜めを構成する型部分、１６…バツキング用溝、１７
…冷し金、１８…冷し金の外周面と液溜めの壁面との間
の空隙、１９…断熱溝、２０…繊維強化プラスチツク成
形品、２１…芯材、２２…繊維強化プラスチツク層。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】(a) 上型と下型の合わせ面を合わせること
によつてキヤビテイと液溜めとこれらを連通させる流路
とを形成する一対の型を準備し、 (b) 下型に繊維強化材を載置した後、上型と下型を合わ
せて型締めし、 (c) 上記繊維強化材を含浸するのに必要な量よりも多
く、上記液溜めの容積よりも少ない量の液状樹脂を上記
液溜めに注入機から注入し、上記液溜め内に液状樹脂の
殆どを溜め、 (d) 上記液溜め内に樹脂を液状乃至流動性を有するよう
に保持しつつ、液溜め内を圧縮気体によつて加圧するこ
とによつて、上記樹脂を液溜めからキヤビテイに送つ
て、樹脂を前記繊維強化材に含浸させ、次いで、 (e) 樹脂を繊維強化材と一体に硬化させることを特徴と
する繊維強化プラスチツクの成形方法。
【請求項２】(a) 上型と下型の合わせ面を合わせること
によつてキヤビテイと下型に底部を有する液溜めとこれ
らを連通させる流路とを形成する一対の型を準備し、 (b) 下型に繊維強化材を載置すると共に、上記液溜めの
底部に冷し金を置いた後、上型と下型を合わせて型締め
し、 (c) 上記繊維強化材を含浸するのに必要な量よりも多
く、上記液溜めの容積よりも少ない量の液状樹脂を上記
液溜めに注入機から注入し、上記液溜め内に液状樹脂の
殆どを溜め、 (d) 上記液溜め内に樹脂を液状乃至流動性を有するよう
に保持しつつ、液溜め内を圧縮気体によつて加圧するこ
とによつて、上記樹脂を液溜めからキヤビテイに送つ
て、樹脂を前記繊維強化材に含浸させ、次いで、 (e) 液状樹脂を繊維強化材と一体に硬化させることを特
徴とする繊維強化プラスチツクの成形方法。
【請求項３】(a) 上型と下型の合わせ面を合わせること
によつてキヤビテイと下型に底部を有する液溜めとこれ
らを連通させる流路とを形成すると共に、キヤビテイを
構成する型部分と液溜めを構成する型部分との間に断熱
溝を有する一対の型を準備し、 (b) 下型に繊維強化材を載置すると共に、上記液溜めの
底部に冷し金を置いた後、上型と下型を合わせて型締め
し、 (c) 上記繊維強化材を含浸するのに必要な量よりも多
く、上記液溜めの容積よりも少ない量の液状樹脂を上記
液溜めに注入機から注入し、上記液溜め内に液状樹脂の
殆どを溜め、 (d) 上記液溜め内に樹脂を液状乃至流動性を有するよう
に保持しつつ、液溜め内を圧縮気体によつて加圧するこ
とによつて、上記樹脂を液溜めからキヤビテイに送つ
て、樹脂を前記繊維強化材に含浸させ、次いで、 (e) 液状樹脂を繊維強化材と一体に硬化させることを特
徴とする繊維強化プラスチツクの成形方法。
【請求項４】液溜めを構成する型部分の温度をキヤビテ
イを構成する型部分の温度よりも低くなるように型を加
熱する請求項１、２又は３記載の繊維強化プラスチツク
の成形方法。
【請求項５】上型と下型を合わせて型締めした後、型内
を減圧し、次いで、液溜めに液状樹脂を注入する請求項
１、２、３又は４記載の繊維強化プラスチツクの成形方
法。
【請求項６】液状樹脂をキヤビテイ内に注入した後も、
液溜め及び流路に液状樹脂を残存させ、上記液溜めを圧
縮気体にて加圧を続けることを特徴とする請求項１、
２、３、４又は５記載の繊維強化プラスチツクの成形方
法。
【請求項７】上型と下型の合わせ面を合わせることによ
つてキヤビテイと下型に底部を有する液溜めとこれらを
連通させる流路とを形成する一対の型を有し、上型と下
型を合わせて型締めした後、型内を減圧にするための減
圧孔と、このように減圧された型の液溜めに液状樹脂を
注入するために、注入機のミキシング・ヘツドのノズル
を固定するための液状樹脂注入孔と、上記液溜めを圧縮
気体にて加圧して、前記キヤビテイ内の樹脂が硬化し、
収縮するのに応じて、液溜め内の液状樹脂を前記通路を
経てキヤビテイに送るための圧縮気体加圧孔と、キヤビ
テイを構成する型部分と液溜めを構成する型部分との間
に設けられて、上記二つの型部分を熱的に遮断して、液
溜めを構成する型部分の温度をキヤビテイを構成する型
部分の温度よりも低く保持するための断熱溝を有するこ
とを特徴とする繊維強化プラスチツクの成形装置。
【請求項８】上型と下型の合わせ面に沿つて流路が水平
に形成されていると共に、液溜めの底部がこの流路と実
質的に同じ平面にある請求項７記載の繊維強化プラスチ
ツクの成形装置。
【請求項９】上型と下型の合わせ面に沿つて流路が水平
に形成されていると共に、液溜めの底部がこの流路より
も高い位置にあることを特徴とする請求項７記載の繊維
強化プラスチツクの成形装置。