JPH07164539A - Ｆｒｐ複合成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業環境を悪化させることなく、しかも複雑
な三次元形状の成形品も容易に得ることができるＦＲＰ
複合成形品の製造方法を提供する。 【構成】 片面の保護フィルム１３を剥がした光硬化型
または熱硬化型のプリプレグシート１１を加熱し、少な
くとも成形品本体載置部３３ａより外側のプリプレグシ
ート圧着面３３ｂを離型処理した載置台３３に成形品本
体２１を載置し、前記加熱したプリプレグシートを、減
圧吸着または加圧押圧のいずれかあるいは両方により、
前記成形品本体およびその外側の載置台表面に前記保護
フィルム剥離面１１ａを対向させて圧着し、その後プリ
プレグシート１１を硬化させて成形品本体２１と接着し
た後、成形品を載置台から外す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、所定形状に成形され
た成形品本体の表面または裏面にＦＲＰ（繊維強化樹
脂）層を一体に積層したＦＲＰ複合成形品の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、補強、防水あるいは防蝕などが要
求される分野においては、成形品本体の表面または裏面
にＦＲＰ層を積層したＦＲＰ複合成形品が用いられてい
る。たとえば、断熱カバー等として多用される硬質ポリ
ウレタンフォーム成形品にあっては、気泡構造からなっ
て損傷し易いために、表面にＦＲＰ層を積層したＦＲＰ
複合成形品として使用されることが多い。

【０００３】前記ＦＲＰ複合成形品の製造方法として、
近年、作業環境の悪化を生じ易く、しかもＦＲＰ層の厚
みが一定し難いハンドレイアップ法、スプレイアップ法
に代えて、それらの問題を生じ難いプリプレグシートを
用いる方法が提案されている。プリプレグシートは、ガ
ラス繊維のマット、クロスなどに光硬化型あるいは熱硬
化型の不飽和ポリエステル樹脂を含浸させたもので、そ
の両面を保護フィルムで覆った状態で供給される。この
プリプレグシートを、成形品本体に手作業で貼り付け
て、その後プリプレグシートを硬化させることによりＦ
ＲＰ複合成形品を製造するのである。

【０００４】しかしながら、前記プリプレグシートを手
作業で貼り付ける方法にあっては、成形品本体が複雑な
三次元形状からなる場合に、一枚のプリプレグシートを
そのまま成形品本体に貼り付けようとしてもその複雑な
成形品本体の表面に沿って変形させることができず、プ
リプレグシートを細かく切断したものを貼り付ける必要
があった。そのため、作業に手間取る問題がある。しか
も、ＦＲＰ層表面が均一にならず、外観が損なわれる問
題もある。

【０００５】なお、両面に保護フィルムを設けたプリプ
レグシートをそのまま真空成形して所定形状にした後、
硬化させてＦＲＰ層を形成する一方、それとは別に発泡
成形型を用いて硬質ポリウレタンフォームの成形品本体
を成形し、その成形品本体と前記ＦＲＰ層とを組み合わ
せて接着することが考えられる。しかし、その場合には
ＦＲＰ層と成形品本体とを各々別個に成形するため、そ
の成形時のバラツキによって寸法誤差を生じ易く、正し
く組み合わせられないことが生じ易い。しかも、真空成
形型と発泡成形型の二つの型を必要とするため、設備費
が嵩む問題もある。

【０００６】また、前記所定形状に硬化させたＦＲＰ層
を発泡成形型にセットして、そのＦＲＰ層の内面に硬質
ウレタンフォーム原料を注入し、一体に発泡成形するこ
とも考えられる。しかし、その場合にも、前記ＦＲＰ層
の成形時の寸法のバラツキにより、ＦＲＰ層が発泡成形
型に全くセットできなかったり、あるいは正しくセット
できずに原料漏れを生じる等の不具合を生じ易い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は前
記の点に鑑みてなされたもので、成形品本体にＦＲＰ層
を一体に積層したＦＲＰ複合成形品を、作業環境を悪化
させることなく、しかも複雑な三次元形状をしたＦＲＰ
複合成形品も正確、容易に、かつ安価に得ることができ
るＦＲＰ複合成形品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】この発明は、両面に剥離
可能な保護フィルムを設けた光硬化型または熱硬化型の
プリプレグシートを、片面の前記保護フィルムを剥がし
て加熱する工程と、少なくとも成形品本体載置部より外
側のプリプレグシート圧着面を離型処理した載置台の前
記載置部に、所定形状の成形品本体を載置し、前記加熱
したプリプレグシートを、真空吸引による減圧吸着また
は圧縮空気による加圧押圧のいずれかあるいは両方の圧
着手段により、前記成形品本体に保護フィルム剥離面側
を対向させて圧着する工程と、前記プリプレグシートを
硬化させてＦＲＰ層を形成するとともに成形品本体に接
着する工程と、前記ＦＲＰ層が成形品本体に接着した成
形品を載置台から外す工程とを含むことを特徴とするＦ
ＲＰ複合成形品の製造方法に係る。

【０００９】

【作用】この発明においては、プリプレグシートを、そ
の両面に設けられている保護フィルムの一方を剥がして
加熱する。そして、その加熱によりプリプレグシート内
の樹脂の粘度が低下し、その粘度の低下した樹脂が保護
フィルム剥離面側で露出した状態で成形品本体に圧着さ
れるため、プリプレグシートが成形品本体に良好に密着
する。その結果、その後の硬化接着工程によりプリプレ
グシート、すなわちＦＲＰ層が成形品本体に強固に接着
する。特に、硬質ウレタンフォームからなる成形品本体
にあっては、成形後のいわゆるシュリュンクにより表面
に不規則な凹凸を生じたり、所定形状への裁断等により
表面に気孔が現れるため、プリプレグシートとの完全な
密着が妨げられ易いが、前記保護フィルム剥離面におけ
る粘度の低下した樹脂により成形品本体に完全に密着
し、その後にＦＲＰ層の剥離を生じるおそれがない。

【００１０】また、プリプレグシートを、真空吸引によ
る減圧吸着あるいは圧縮空気による加圧押圧のいずれか
または両者により、成形品本体に圧着させるため、複雑
な三次元形状からなる成形品本体に対してもその三次元
形状に変形させて成形品本体に積層することができる。
しかも、成形品本体とは反対側のプリプレグシート表面
を保護フィルムで覆った状態でＦＲＰ複合成形品の製造
作業を行なうため、その間におけるプリプレグシート内
のスチレンモノマーの飛散を少なくし、プリプレグシー
トの性能、すなわちプリプレグシート硬化後のＦＲＰ層
の性能低下を防止できる。また、その保護フィルムの存
在により、プリプレグシートの表面、すなわちＦＲＰ層
の表面が滑らかな均一になる。さらに、載置台の成形品
本体載置部より外側のプリプレグシート圧着面を離型処
理するため、圧着工程時に載置台表面に圧着したプリプ
レグシートが、その後の硬化接着工程時に載置台に接着
するおそれがない。

【００１１】

【実施例】以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説
明する。図１はこの発明の一実施例に用いるプリプレグ
シートの断面図、図２は同実施例の加熱工程を示す断面
図、図３は同実施例の圧着工程を示す断面図、図４は同
実施例の硬化接着工程を示す断面図、図５ないし図７は
各々圧着工程の他の例を示す断面図である。

【００１２】この発明のＦＲＰ複合成形品の製造方法
は、プリプレグシートの加熱工程、圧着工程、硬化接着
工程、成形品取外し工程よりなり、以下工程順に実施例
を説明する。この発明で用いるプリプレグシート１１
は、光硬化型あるいは熱硬化型のいずれでもよく、その
両面に保護フィルム１３，１３が設けられた状態で供給
される、厚みが１〜６ｍｍ程度のものが使用される。前
記保護フィルム１３は、主としてプリプレグシート１１
内のスチレンモノマーが飛散するのを防ぎ、性能低下を
防止するたのもので、後記する圧着工程時に伸び易く、
しかもプリプレグシート１１の硬化後にも容易に剥離で
きる、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルム、ポリ
エチレンフィルム、ポリエステルフィルムなどからな
る。

【００１３】まず、前記保護フィルム１３，１３の一方
を剥がしたプリプレグシート１１を、図２に示す加熱工
程で所定温度に加熱する。１５はプリプレグシート１１
の両端を挟持するクランプ、１７はヒータである。な
お、加熱手段としてのヒータ１７は、プリプレグシート
１１の片側のみに設けてもよい。またヒータ１７に代え
て、加熱炉などの他の公知の加熱手段を用いてもよい。
この加熱により、プリプレグシート１１を構成する不飽
和ポリエステル樹脂の粘度が低下し、後記する圧着工程
時に成形品本体２１表面に密着し易くなるとともに、成
形品本体２１表面に沿って一層変形し易くなる。

【００１４】この加熱工程における加熱温度は、プリプ
レグシート１１が光硬化型の場合には表面温度が３０℃
〜１００℃、好ましくは６０℃〜９５℃になる温度、一
方熱硬化型の場合には表面温度が３０℃〜硬化設定温度
（これ以上高温になるとプリプレグシート１１が硬化す
る温度：通常１００℃）以下、好ましくは６０℃〜硬化
設定温度以下とされる。なお、この加熱は前記のように
通常１００℃以下でなされ、一般の熱可塑性樹脂の軟化
温度に比べてかなり低いため、プリプレグシート１１が
圧着される成形品本体２１を熱可塑性樹脂で構成した場
合にも、その成形品本体２１が変形するおそれがない。

【００１５】次いで、前記加熱後のプリプレグシート１
１を、片面に保護フィルム１３を設けたままの状態で、
図３の（ア）〜（ウ）図に示す圧着工程により成形品本
体２１に圧着する。

【００１６】成形品本体２１は、硬質ウレタンフォーム
のような樹脂の注入発泡成形品、あるいは他の樹脂の射
出成形品、真空成形品、または木製品など、種々の材質
から成形されたものが用いられる。この成形品本体２１
は、図３の（ア）図に示すように真空吸引箱３１上の載
置台３３に載置される。

【００１７】また、成形品本体２１のプリプレグシート
１１圧着面には、プリプレグシート１１との接着性をさ
らに高めるために、接着剤を塗布してもよい。その場合
には、プリプレグシート１１を構成する不飽和ポリエス
テル樹脂と同種の不飽和ポリエステル樹脂を接着剤とし
て用いるのが、より高い接着性が得られる点で好まし
い。たとえば、プリプレグシート１１が光硬化型からな
る場合は光硬化型の不飽和ポリエステル樹脂を、一方プ
リプレグシート１１が熱硬化型からなる場合は熱硬化型
の不飽和ポリエステル樹脂を接着剤として用いるのが好
ましい。

【００１８】真空吸引箱３１は、内部が中空部３２にな
った箱状のもので、中空部３２に蓋をするように載置台
３３が配置され、また底面あるいは壁面には真空ポンプ
などからなる吸引装置と接続するための接続口３４が形
成されている。なお、載置台３３は、真空吸引箱３１と
一体になっていてもよい。

【００１９】載置台３３は成形品本体２１を保持するた
めのもので、少なくとも成形品本体載置部３３ａより外
側のプリプレグシート圧着面３３ｂが離型処理される。
この離型処理は、載置台３３の該当する面にシリコー
ン、ワックス等の離型剤を塗布したり、あるいはＰＶＡ
フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリエステルフィル
ム等のような離型性を有するフィルムまたは離型紙をあ
らかじめ貼着したり、載置台の該当する部分をフッ素樹
脂等のような離型性を有する材質で構成することなどに
よりなされる。この離型処理により、硬化接着工程時に
プリプレグシート１１が載置台３３に接着するのが防止
され、その後に成形品が載置台３３から外すのが可能に
なる。また、この載置台３３には、上下面を貫通する吸
引孔３５が成形品本体載置部３３ａの周囲に形成されて
いる。さらにこの実施例では、成形品本体載置部３３ａ
に、成形品本体２１の凹状内面（裏面）に係合する形状
をした保持用治具３６が、成形品本体２１保持用として
固定されている。

【００２０】この圧着工程では、まず図３の（ア）図の
ように、載置台３３に載置された成形品本体２１の上方
に、前工程で加熱されたプリプレグシート１１を、保護
フィルム１３剥離面１１ａ側が成形品本体２１側となる
ようにして保持する。

【００２１】次いで、プリプレグシート１１を下降、あ
るいは成形品本体２１を真空吸引箱３１とともに上昇さ
せて、（イ）図に示すように成形品本体２１にプリプレ
グシート１１を被せ、プリプレグシート１１の周縁を真
空吸引箱の載置台３３に密着させる。その際、成形品本
体２１がこの実施例のように載置台３３から上方へ突出
している場合には、プリプレグシート１１が成形品本体
２１により押し上げられて伸びた状態になる。それによ
り、その後の真空吸引による減圧吸着あるいは圧縮空気
による加圧押圧時に、プリプレグシート１１が成形品本
体２１の形状に沿って一層変形し易くなる。

【００２２】そしてその状態で、図示しない吸引装置を
作動させて真空吸引箱３１の載置台３３とプリプレグシ
ート１１間を減圧にし、（ウ）図に示すようにプリプレ
グシート１１を吸引して成形品本体２１表面に圧着す
る。この際、プリプレグシート１１は、成形品本体２１
が三次元形状の複雑な表面を有していても、成形品本体
２１表面に沿って容易に変形する。減圧の程度は、プリ
プレグシート１１の種類、厚み、成形品本体２１の形状
などにより異なるが、通常６５０〜７６０ｍｍＨｇ程度
とされる。

【００２３】続いて、前記圧着状態のまま図４に示すよ
うに硬化接着工程を行なう。この硬化接着工程は、前工
程で成形品本体２１に圧着したプリプレグシート１１
を、紫外線照射あるいは加熱により硬化させるとともに
成形品本体２１と接着して、成形品本体２１表面にＦＲ
Ｐ層を一体に積層する工程である。もちろん、プリプレ
グシート１１が光硬化型の場合は紫外線を照射し、また
プリプレグシート１１が熱硬化型の場合は加熱を行な
う。図中４１は、紫外線照射ランプまたは加熱ヒータで
ある。

【００２４】紫外線の波長は、３００〜４１０ｎｍ（ナ
ノメーター）の領域が適し、紫外線照射ランプとしては
紫外線蛍光灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプなど
が使用される。紫外線照射時間は、通常数分〜１０分程
度とされる。また加熱する場合の温度は、加熱硬化型プ
リプレグシート１１が硬化する温度範囲とされ、プリプ
レグシート１１の配合などにより異なるが、通常１００
℃以上とされる。

【００２５】その後、成形品取外し工程を行なう。この
工程で、ＦＲＰ層と成形品本体が一体になった成形品を
載置台３３から外し、その成形品外周を必要に応じトリ
ミングして成形品本体からはみ出した不要部分のＦＲＰ
層を切除する。これにより、成形品本体の表面にＦＲＰ
層を積層した所望のＦＲＰ複合成形品が得られる。な
お、前記プリプレグシート１１の片面に残された保護フ
ィルム１３は、前記硬化工程後または成形品取外し工程
後の適宜の時期に剥がされる。

【００２６】前記実施例の説明では、圧着工程において
プリプレグシートを成形品本体に減圧吸着する場合を説
明したが、その減圧吸着に加えて圧縮空気をプリプレグ
シートの外面側に吹き付ける加圧押圧を併用することに
より、あるいは前記減圧吸着に代えて圧縮空気による加
圧押圧単独によりプリプレグシートを成形品本体に圧着
してもよい。

【００２７】図５は、前記減圧吸着と加圧押圧の両方を
用いる場合の圧着工程例を示す断面図である。この実施
例では、圧縮空気吹き込み口５３を有する加圧箱５１
を、加熱後のプリプレグシート１１および成形品本体５
５に被せるようにして載置台５７の上面に配置し、その
圧縮空気吹き込み口５３に接続した図示しないコンプレ
ッサーなどから圧縮空気を加圧箱５１内に吹き込んで、
プリプレグシート１１の保護フィルム１３側に吹きつけ
る。それと同時に、載置台５７下側の真空吸引箱５９を
介してプリプレグシート１１と成形品本体５５間の空気
を、図示しない吸引装置により吸引する。これにより、
プリプレグシート１１は外面側から圧縮空気で加圧押圧
され、それと同時に内面側が減圧吸引されて、成形品本
体５５表面に隙間無く圧着する。圧縮空気の圧力は、減
圧吸着と加圧押圧を併用する場合と、加圧押圧単独の場
合とで相違するが、通常０．５〜４ｋｇ／ｃｍ² 、好ま
しくは２〜３ｋｇ／ｃｍ² とされる。

【００２８】図５中、６１は吸引装置との接続口、６３
は載置台５７に形成された吸引孔である。また、この実
施例では成形品保持具６５および成形品本体５５にも吸
引孔６７，６９が形成されている。なお、前記加圧箱５
１内には、次の硬化工程で必要な紫外線ランプあるいは
加熱ヒータなど（いずれも図示せず）が取り付けられ
る。

【００２９】図６は、圧縮空気による加圧押圧単独でプ
リプレグシート１１を成形品本体７５に圧着する場合の
圧着工程を示す断面図である。この実施例では、載置台
７１に成形品本体７５が載置され、その成形品本体７５
の表面に加熱後のプリプレグシート１１が、前記実施例
と同様の加圧箱５１内に吹き込まれた圧縮空気により圧
着される。なお、この実施例の成形品本体７５には、プ
リプレグシート１１と成形品本体７５間の空気を排出す
るための排出孔７７が、載置台７１の排出孔７３と位置
を合わせて形成されている。

【００３０】図７は、成形品本体７９の裏面に加熱後の
プリプレグシート１１を減圧吸着する場合の圧着工程を
示す断面図である。図中８１は真空吸引箱、８３は成形
品の載置台、８５，８７は吸引孔である。

【００３１】次に、具体的な条件とともに第一実施例と
第二実施例について示す。 ・第一実施例 前記図１に示した加熱工程で厚み２ｍｍの光硬化型プリ
プレグシート（商品名：オプトールＬＨＺ、製造会社：
ポリウレタン化成株式会社）を、片面の保護フィルム１
３を剥がし、図２のように表面温度が８０℃に達するよ
うに約６０秒間加熱した。

【００３２】次いで、硬質ポリウレタンフォームからな
る屈曲パイプカバー（エルボ）の半割り品を成形品本体
２１として用い、前記加熱工程後直ちにプリプレグシー
ト１１の圧着工程を図３のようにして行なった。その際
の減圧は、真空吸引箱３１の中空部３２内の圧力が７０
０ｍｍＨｇとなるようにした。また、載置台３３におけ
る成形品本体載置部３３ａより外側のプリプレグシート
圧着面３３ｂには、あらかじめシリコーン離型剤をスプ
レィ塗布しておいた。

【００３３】その後、紫外線吸収ランプ（商品名：蛍光
ケミカルランプ４０Ｗ、製造会社：東芝株式会社）を用
いて、図４に示す硬化接着工程を行なった。この硬化接
着工程では、紫外線吸収ランプ４１により紫外線をプリ
プレグシート１１に約４分間照射し、それによりプリプ
レグシート１１を硬化させてＦＲＰ層を形成するとする
とともに、そのＦＲＰ層を成形品本体２１表面に接着し
た。その後ＦＲＰ層と成形品本体２１とが一体になった
成形品を真空吸引箱の載置台３３から外して、トリミン
グを行い不要な部分のＦＲＰを切除した。得られたＦＲ
Ｐ複合成形品は、成形品本体の表面に強固にＦＲＰ層が
積層されていた。

【００３４】・第二実施例 厚み３ｍｍの光硬化型プリプレグシート（商品名：オプ
トールＬＨＺ、製造会社：ポリウレタン化成株式会社）
を、片面の保護フィルム１３を剥がし、図２に示す加熱
工程により表面温度が８０℃に達するように約８０秒間
加熱した。

【００３５】次いで、５ｍｍ厚のＡＢＳ樹脂シートを真
空成形することにより得られた図７に示す形状の成形品
本体７９を、その図に示すように真空吸引箱８１の載置
台８３に載置してプリプレグシート１１の圧着工程を行
なった。この時、プリプレグシート１１が圧着される成
形品本体７９の裏面には、あらかじめ光硬化型樹脂（商
品名：ＸＲ−３００１、製造会社：ポリウレタン化成株
式会社）を接着剤として塗布しておいた。また、載置台
８３の成形品本体載置部より外側のプリプレグシート圧
着面８４には、あらかじめワックス系離型剤を塗布して
おいた。なお、減圧は７４０ｍｍＨｇである。

【００３６】次いで、前記第一実施例と同様にして硬化
接着工程を行い、その後トリミングして所望のＦＲＰ複
合成形品を得た。得られたＦＲＰ複合成形品は、成形品
本体の裏面に強固にＦＲＰ層が積層されていた。

【００３７】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明の
製造方法によれば、プリプレグシートを用いるため、ハ
ンドレイアップ法におけるガラス繊維の敷き詰め作業、
スプレイアップ法におけるスチレンモノマーの飛散によ
る作業環境の悪化を生じることがない。しかも、複雑な
三次元形状の成形品であっても、ガラス繊維などの切断
が不要で機械的作業により熟練を要することなくＦＲＰ
複合成形品を製造することができ、きわめて作業性に優
れる。

【００３８】また、この発明の製造方法によれば、プリ
プレグシートの使用によりＦＲＰ層の厚みが一定にな
り、品質の安定したＦＲＰ複合成形品を得ることができ
る。さらにプリプレグシートは、片面の保護フィルムを
剥がして加熱状態で用いるため、硬質ウレタンフォーム
のように表面に不規則な凹凸あるいは気孔が現れ易い成
形品本体に対しても、ＦＲＰ層を強固に積層することが
でき、その後にＦＲＰ層が剥離するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に用いるプリプレグシート
の断面図である。

【図２】同実施例における加熱工程を示す断面図であ
る。

【図３】同実施例における圧着工程を示す断面図であ
る。

【図４】同実施例における硬化接着工程を示す断面図で
ある。

【図５】圧着工程の他の実施例を示す断面図である。

【図６】圧着工程のさらに別の実施例を示す断面図であ
る。

【図７】圧着工程のさらに別の実施例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ ：プリプレグシート １１ａ：保護フィルム剥離面 １３ ：保護フィルム ２１ ：成形品本体 ３１ ：真空吸引箱 ３３ ：載置台 ３３ａ：成形品本体載置部 ３３ｂ：成形品本体載置部より外側のプリプレグシート
圧着面 ５１ ：加圧箱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 以下の工程を含むＦＲＰ複合成形品の製
   造方法。 （１）両面に剥離可能な保護フィルムを設けた光硬化型
   または熱硬化型のプリプレグシートを、片面の前記保護
   フィルムを剥がして加熱する工程。 （２）少なくとも成形品本体載置部より外側のプリプレ
   グシート圧着面を離型処理した載置台の前記載置部に、
   所定形状の成形品本体を載置し、前記加熱したプリプレ
   グシートを、真空吸引による減圧吸着または圧縮空気に
   よる加圧押圧のいずれかあるいは両方の圧着手段によ
   り、前記成形品本体に保護フィルム剥離面側を対向させ
   て圧着する工程。 （３）前記プリプレグシートを硬化させてＦＲＰ層を形
   成するとともに成形品本体に接着する工程。 （４）前記ＦＲＰ層が成形品本体に接着した成形品を載
   置台から外す工程。