JPH07276518A - 板材の成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱硬化性樹脂を有する層を少なくとも１層は
有した複数層からなるシート状積層体を使用して、生産
効率よく、しかも、成形物の表面性が良く、気泡などの
発生をも防ぎ、強度、剛性の高い安定した複雑形状の板
材を好適に作製することのできる板材の成形法を提供す
る。 【構成】 マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂を使用し
た繊維強化プリプレグ２とコア材４とからなるシート状
積層体１を予備加熱して、マトリクス樹脂が半硬化状態
とされた成形用積層材を作製する。その後、この成形用
積層材をそのガラス転移温度（Ｔｇ）以上に加熱して軟
化させ、最終目的製品の金型にセットした後、この成形
用積層材を完全に硬化させ、所望形状の板材を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、熱硬化性樹脂
をマトリクス樹脂として使用した繊維強化プリプレグの
ような、熱硬化性樹脂を有する層を少なくとも１層は有
した複数層からなるシート状積層体を使用して、軽量で
あり、強度及び剛性の点でも安定した種々の形状とされ
るシート状の製品（本明細書では「板材」と言う。）を
作製する成形法に関するものである。本発明の成形法
は、例えば自動車産業を始め各種の産業における内装用
部品或いは機械部品として使用される複雑形状の板材を
高効率で作製するのに好適に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば自動車の内装用部品とし
て、例えば自動車の天井板或いはダッシュボードなどの
化粧板として、軽量であり、しかも機械的強度が大であ
ると言う理由から複合材が広く使用されている。

【０００３】例えば、このような複合材からなる製品
は、ガラス繊維、炭素繊維、有機繊維、金属繊維などの
強化繊維にマトリクス樹脂を含浸して作製されたプリプ
レグと、ウレタン断熱材のようなコア材とからなるシー
ト状積層体を使用し、この積層体を金型などにて所定形
状に賦形して作製されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このとき、プリプレグ
が、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を使用した場合
には、たとえ冷間プレス成形であっても所定形状への成
形時に、樹脂流れが生じ、賦形後の製品の表面性を劣化
させ、特に、賦形性を向上させるために加熱した場合に
は、製品内における樹脂の片寄り、気泡の発生をもたら
すことがあった。これは、製品の強度或いは剛性を不安
定なものとし、問題である。

【０００５】このような問題は、特に機械的物性の向上
は、マトリクス樹脂として、エポキシ樹脂のような熱硬
化性樹脂を使用することにより解決することができる
が、この場合には、マトリクス樹脂を熱硬化するための
熱処理工程が必須となり、そのために、一連の成形を終
了するのに、数時間が必要とされる。即ち、金型から製
品を取り出すのは、この硬化のための熱処理が済んだ後
とされ、成形サイクルが長くなり生産効率が悪いと言う
問題を有していた。

【０００６】従って、本発明の目的は、熱硬化性樹脂を
有する層を少なくとも１層は有した複数層からなるシー
ト状積層体を使用して、生産効率よく、しかも、成形物
の表面性が良く、気泡などの発生をも防ぎ、強度、剛性
の高い安定した複雑形状の板材を好適に作製することの
できる板材の成形法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
板材の成形法にて達成される。要約すれば、本発明は、
（ａ）熱硬化性樹脂を有する層を少なくとも１層は有
し、且つ所定の形状とされるシート状積層体を作製する
こと、（ｂ）前記シート状積層体を予備加熱して、半硬
化させ、成形用積層材を作製すること、（ｃ）引き続い
て、或いは室温以下に冷却後に、前記成形用積層材をこ
の成形用積層材のガラス転移温度（Ｔｇ）以上に加熱し
て軟化させ、最終目的製品の金型にセットすること、
（ｄ）次いで、金型にセットされた前記成形用積層材
を、この成形用積層材のガラス転移温度（Ｔｇ）以上に
加熱して完全に硬化させること、を特徴とする板材の成
形法である。

【０００８】本発明の好ましい実施態様は次の通りであ
る。 （１）成形用積層材は、熱硬化性樹脂の硬化度が５０〜
９５％及びガラス転移温度（Ｔｇ）が７０〜１００℃で
ある。 （２）成形用積層材は、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋（０
〜５０℃）の温度にまで加熱して軟化される。 （３）成形用積層材は、ガラス転移温度（Ｔｇ）＋（５
０〜１５０℃）の温度にまで加熱して硬化される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る板材の成形法を図面に則
して更に詳しく説明する。

【００１０】本実施例では、図４に示すような、湾曲部
を有する化粧板として使用することのできる板材（概略
１．４ｍ×７ｍ）を最終製品として作製するものとして
説明する。

【００１１】又、この板材を製造するのに使用されるシ
ート状積層体１は、本実施例では、図１（Ａ）に示すよ
うに、繊維強化プリプレグ２と、ウレタン断熱材のよう
なコア材４とからなるものとする。

【００１２】繊維強化プリプレグ２は、当業者に周知の
ものでよく、例えば、使用される強化繊維は、炭素繊
維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、炭化珪素
繊維、窒化珪素繊維などの無機繊維；アラミド繊維、ポ
リアリレート繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維；
或は、チタン繊維、アモルファス繊維、ステンレススチ
ール繊維などの金属繊維などを１種使用しても良く、或
いは複数種をハイブリッドの形態にて使用することもで
きる。又、繊維強化プリプレグ１は、これら強化繊維を
クロス（織布）の形態にて有することもできる。

【００１３】マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリル
フタレート樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が
使用される。又、更に、所望の硬化温度を得るに適した
硬化剤その他の付与剤、例えば可撓性付与剤などが適当
に添加される。

【００１４】好ましい一例を挙げれば、マトリクス樹脂
としてはエポキシ樹脂が好ましく、使用可能のエポキシ
樹脂としては、例えば、（１）グリシジルエーテル系エ
ポキシ樹脂（ビスフェノールＡ、Ｆ、Ｓ系エポキシ樹
脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール
Ａ系エポキシ樹脂）；（２）環式脂肪族エポキシ樹脂；
（３）グリシジルエステル系エポキシ樹脂；（４）グリ
シジルアミン系エポキシ樹脂；（５）複素環式エポキシ
樹脂；その他種々のエポキシ樹脂から選択される１種又
は複数種が使用され、特に、ビスフェノールＡ、Ｆ、Ｓ
グリシジルアミン系エポキシ樹脂が好適に使用される。
又、硬化剤としてはアミン系硬化剤、例えばジシアンジ
アミド（ＤＩＣＹ）、ジアミノジフェニルスルフォン
（ＤＤＳ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）；酸
無水物系、例えばヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰ
Ａ）、メチルへキサヒドロ無水フタル酸（ＭＨＨＰＡ）
などが使用されるが、特にアミン系硬化剤が好適に使用
される。

【００１５】又、プリプレグ１における強化繊維とマト
リクス樹脂の配合割合は任意に調整し得るが、一般に、
重量％で、強化繊維：マトリクス樹脂＝（４０〜８
０）：（２０〜６０）とされる。又、各プリプレグの厚
さは、通常３０〜３００μｍ程度とされるであろう。

【００１６】コア材４としては、任意の材料を使用する
ことができ、例えば、厚さ０．５〜５ｍｍ程度のウレタ
ン断熱材、各種発泡材料、フェルト材、熱可塑性フィル
ムなどとすることができる。勿論、繊維強化プリプレグ
２は１層である必要はなく、複数層設けることもでき、
又、コア材４の両面に配置し、コア材４を間にサンドイ
ッチするような構成とすることもできる。

【００１７】本発明によれば、上述のようなシート状積
層体１は、先ず、硬化炉（図示せず）内へと装入され、
予備加熱して半硬化され、成形用積層材１０が作製され
る。

【００１８】本発明にて「半硬化」とは、シート状積層
体１（硬化度１０％以下、ガラス転移温度３０℃以下）
を所定の温度、例えば６０〜１００℃にて４０〜０．５
時間、予備加熱し、その後室温以下に冷却した時に、こ
の積層体１が、５０〜９５％の硬化度及び７０〜１００
℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有する状態を言う。硬化
度が５０％より小さいと、成形に時間がかかりすぎ成形
効率が悪くなる。硬化度が５０％より大きいと、成形性
が悪くなり複雑な成形物の成形が困難となる。ガラス転
移温度が７０℃より小さいと、完全に硬化しても成形品
の物性が十分発現できない。ガラス転移温度が１００℃
より大きいと、成形温度を高くしなければならないとい
う問題が生ずる。

【００１９】これに対して、このような積層体１を、例
えば２００℃、０．５時間の熱処理を施し、完全に硬化
した場合には、この硬化済積層体は、硬化度が１００
％、ガラス転移温度（Ｔｇ）は１００℃を越える。

【００２０】予備加熱により半硬化状態とされた成形用
積層材１０は、引き続いて最終製品へと賦形するための
金型にセットし、熱処理することもできるが、室温以下
にまで冷却した後、所定位置に保管しておくことも可能
である。即ち、この成形用積層材１０は、上述からも理
解されるように、通常、室温状態にて保管していれば、
自己形状維持能を有し、又、自然硬化により後成形不可
となるようなこともなく、極めて取扱い性に優れてい
る。従って、本発明によれば、成形用積層材１０は、直
ちに成形及び完全硬化処理工程へと送る必要はなく、ス
トックしておき、必要に応じて取り出し、次の成形及び
完全硬化処理工程へと送り出すことができる。従って、
金型１００が、従来のようにシート状積層体１をセット
した時から完全硬化処理終了時まで拘束される必要がな
く、金型の使用に融通性ができ、成形サイクルを短縮で
き生産効率を著しく向上させることができる。

【００２１】次いで、この成形用積層材１０は、所望に
応じて、所定の時間経過後において、最終製品への成形
処理が施される。

【００２２】最終製品への成形処理をなすに際して、先
ず、成形用積層材１０は、そのガラス転移温度（Ｔｇ）
以上の温度に、例えば、Ｔｇ＋（０〜５０℃）程度の温
度にまで加熱して軟化させる。本実施例にて、この軟化
処理に要した時間は３分程度であった。そして、柔軟と
なった段階にて成形用積層材１０を、図２に示すような
最終目的製品の金型１００に適合してセットする。

【００２３】引き続いて、成形用積層材１０は、例えば
金型１００ごと硬化炉（図示せず）内へと装入して、こ
の成形用積層材１０のガラス転移温度（Ｔｇ）以上、例
えばガラス転移温度Ｔｇ＋（５０〜１５０℃）程度の温
度にまで加熱して、完全に硬化させる。本実施例にて、
この完全硬化処理に要した時間は５分程度であった。冷
却後、金型１００より、完全に硬化した積層板材を取り
出す。

【００２４】このようにして、図３に示すような湾曲部
を有する自動車用化粧板として使用することのできる板
材２０を作製することができる。

【００２５】本発明の成形法によれば、１枚の板材２０
の成形時間は３０分程度であり、従来の２〜５時間に比
較し、成形サイクルを大幅に短縮することができた。
又、このようにして作製した板材２０は、表面性が良
く、気泡などの発生もなかった。又、強度、剛性も高く
安定しており、従来の成形法で得た板材と同等の機械的
物性を示した。

【００２６】本発明の成形法によれば、シート状積層体
１としては、図１（Ｂ）に示すように、フェルト材のよ
うな表面材６と、熱硬化製樹脂からなる接着剤層８と、
コア材４とにて構成されるものを使用することもでき
る。勿論、表面材６は、コア材４の両面に配置し、コア
材４を間にサンドイッチするような構成とすることもで
きる。

【００２７】更に、シート状積層体１としては、図２に
示すように、繊維強化プリプレグ２を複数枚、所定厚さ
にまで積層したものを使用することも可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る板材
の成形法は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を有す
る層を少なくとも１層は有し、且つ所定の形状とされる
シート状積層体を予備加熱して、熱硬化製樹脂が半硬化
された成形用積層材を作製し、その後、この成形用積層
材をそのガラス転移温度（Ｔｇ）以上に加熱して軟化さ
せ、最終目的製品の金型にセットした後、この成形用積
層材を完全に硬化させる構成とされるので、熱硬化性樹
脂を有するシート状積層体を使用して、生産効率よく、
しかも、成形物の表面性が良く、気泡などの発生をも防
ぎ、強度、剛性の高い安定した複雑形状の板材を好適に
作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る板材の成形法にて使用可能なシー
ト状積層体の一実施例の構成図である。

【図２】本発明に係る板材の成形法にて使用可能なシー
ト状積層体の他の実施例の構成図である。

【図３】本発明の成形法にて使用される金型の一実施例
の斜視図である。

【図４】本発明の成形法にて作製される板材の一実施例
の斜視図である。

【符号の説明】

１ シート状積層体 ２ 繊維強化プリプレグ ４ コア材 ６ 表面材 ８ 接着樹脂層 １０ 成形用積層材 ２０ 板材 １００ 金型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）熱硬化性樹脂を有する層を少なく
   とも１層は有し、且つ所定の形状とされるシート状積層
   体を作製すること、（ｂ）前記シート状積層体を予備加
   熱して、半硬化させ、成形用積層材を作製すること、
   （ｃ）引き続いて、或いは室温以下に冷却後に、前記成
   形用積層材をこの成形用積層材のガラス転移温度（Ｔ
   ｇ）以上に加熱して軟化させ、最終目的製品の金型にセ
   ットすること、（ｄ）次いで、金型にセットされた前記
   成形用積層材を、この成形用積層材のガラス転移温度
   （Ｔｇ）以上に加熱して完全に硬化させること、を特徴
   とする板材の成形法。