JPH09201880A

JPH09201880A - インサートを有する繊維強化プラスチックの製造方法

Info

Publication number: JPH09201880A
Application number: JP8013525A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Suzuki; 康弘鈴木; Kazuo Suzuki; 一男鈴木; Masahiro Kimura; 昌宏木村
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】インサート２３と、雄型プリフォーム１４及
び雌型プリフォーム１５により形成された空間に基づく
ヒケの発生を抑制する。【解決手段】インサート２３と、雄型プリフォーム１
４及び雌型プリフォーム１５により形成された空間に、
インサート２３の高さより大きい幅のプリフォーム繊維
板１６を、幅方向がインサート２３の高さ方向となるよ
うに立てて挿入し、成形用樹脂を注入し硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インサートを有す
る繊維強化プラスチックの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】補強材として繊維を用い、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）は、住宅資材、舟艇、工業桟材、電気部
品、自動車部品等巾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の成形方法としてプ
リフォームを用いるものがある。プリフォームは、補強
材繊維を成形品の形状にに予備成形したものである。プ
リフォームを用いる成形法としては、マッチドメタルダ
イ法、レジンインジェクション法、バキュームアシスト
レジンインジェクション法、コールドプレス法、バック
法などがある。

【０００３】インサートを有するＦＲＰ成形品を製造す
るときには、雄型及び雌型によって形成される空間内
に、成形型の形状に整えた補強材（プリフォーム）及び
インサートをセットし、樹脂を型内に注入硬化させる。
この場合、プリフォームとインサートとの間に空間がで
きる場合がある。このようなときに、空間をそのままに
して樹脂を注入硬化させると、プリフォームに樹脂が含
浸されない部分ができてしまうので、板状にした補強材
繊維（ガラス繊維板）をこの空間にセットしている。そ
して、空間が広い場合、ガラス繊維板を横に寝かせて重
ねてセットしている。プリフォームとインサートとの間
に空間にセットするガラス繊維板は、プリプレグフォー
ムと同様の方法で製造されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ガラス繊維板
を横に寝かせて重ねてセットすると、インサートの高さ
以上には重ねられないため、インサート部とガラス繊維
板をセットした部分との間でヒケが激しく発生し外観上
問題があった。ガラス繊維板を横に寝かせてインサート
の高さ以上に重ねてセットすると、プリフォームをセッ
トするとき、上部のガラス繊維板が横にずれてインサー
トの上にかぶさり、成形後の外観を損なう。また、ガラ
ス繊維板は、プリフォームと同様な方法で製造されるた
め、繊維が平面方向に配向しており、厚さ方向には圧縮
されにくい。このため、前記空間にセットした後、押し
縮めにくい。このような問題を解決するため、一般的に
は樹脂の低収縮化を行う方法が取られているが、ＦＲＰ
成形品の強度が低下するという問題があった。本発明
は、上記従来技術の問題であるＦＲＰ成形品のヒケの発
生を抑制し、成形欠陥のないＦＲＰ成形品を製造するこ
とのできる繊維強化プリフォームを用いたＦＲＰの製造
方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、インサート２
３と、雄型プリフォーム１４及び雌型プリフォーム１５
により形成された空間に、インサート２３の高さより大
きい幅のプリフォーム繊維板１６を、幅方向がインサー
ト２３の高さ方向となるように立てて挿入し、成形用樹
脂を注入し硬化させることを特徴とするインサートを有
する繊維強化プラスチックの製造方法である（図１参
照）。プリフォーム繊維板１６を、幅方向がインサート
２３の高さ方向となるように立てて挿入すると、雄型プ
リフォーム１４をセットするとき、プリフォーム繊維板
１６を繊維の配向面とは直角に押すことになる。配向面
と直角方向の圧縮に対して、プリフォーム繊維板１６
は、圧縮とは直角方向に変形しやすく、インサート２３
と、雄型プリフォーム１４及び雌型プリフォーム１５に
より形成された空間に変形して詰め込まれ、隙間を少な
くする。その結果、インサート２３と、雄型プリフォー
ム１４及び雌型プリフォーム１５により形成された空間
を埋めるために必要な樹脂量が少なくてすみ、ヒケも発
生しにくい。

【０００６】

【発明の実施の形態】インサート２３と、雄型プリフォ
ーム１４及び雌型プリフォーム１５により形成された空
間に挿入されるプリフォーム繊維板１６は、インサート
２３の高さのより大きい幅（平均的には１〜１．３倍）
が必要である。インサート２３と、雄型プリフォーム１
４及び雌型プリフォーム１５により形成された空間に繊
維を可能な限り多く詰め込むのが望ましい。したがっ
て、幅の大きなプリフォーム繊維板を用いるのが望まし
いが、幅が大きすぎるとプリフォーム繊維板１６がイン
サート２３の上面に倒れ込み、ＦＲＰ成形品の外観が悪
くなる。幅の上限はインサート２３の高さ、プリフォー
ム繊維板１６の腰の強さによっても異なるので、予備的
に実験などにより最適な寸法を調べる必要がある。ま
た、厚さ及びインサート２３の長さ方向の寸法も、プリ
フォーム繊維板１６をできるだけ密にセットできるよう
に選定する。特にプリフォーム繊維板１６の厚みは、側
面空隙ができないように必要により薄いものも組み合わ
せて用いる。

【０００７】本発明に用いられる補強材の種類には特に
制限はなく、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。これらの繊維は、プリフォ
ーム成形用スクリーン型１上に、長繊維８をカッター６
によってカットして短繊維９とし、又はカットしないで
長繊維のまま推積させるのと同時に、又は推積させた後
に、水溶液性エマルション接着剤１２を吹き付け、又は
散布し、乾燥してプリフォームとする（図２参照）。イ
ンサート２３と、雄型プリフォーム１４及び雌型プリフ
ォーム１５により形成された空間内に挿入セットされる
プリフォーム繊維板１６も同様にして製造される。プリ
フォーム繊維板１６としては、例えば、チョプドストラ
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などのいずれの
状態でも使用可能である。ただし、インサート２３と、
雄型プリフォーム１４及び雌型プリフォーム１５により
形成された空間内にセットするときに自立性が必要であ
る。自立性のないガラスクロス、ロービングクロス等の
クロス状の材料は、水溶液性エマルション接着剤１２を
吹き付け、又は散布し、乾燥して自立性を付与して用い
る。

【０００８】プリフォーム成形用スクリーン型１は小孔
を有しており、該スクリーン型１の一方から吸引排気す
る減圧装置３により堆積した補強材をスクリーン型１上
に吸引保持する。スクリーン型１は、成形される所定の
形状を有し、小孔の開孔率は、通常約５０％程度であ
る。スクリーン型の材質としては、パンチングメタル、
ＦＲＰ等が好適に使用される。

【０００９】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、補強材８又は９及びスプレイガン７から供給
される水溶液性エマルション接着剤１２をスクリーン型
の内側の面に保持する。吸引時の排気量は、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に圧
力ゲージ５で監視し調整用ダンパ４で調節する。水で希
釈した熱硬化性樹脂エマルション１０および硬化剤Ａ１
１を混合した水溶液性エマルション接着剤１２をスクリ
ーン型１上に噴射するスプレイガン７から主に構成され
る。

【００１０】次いで、減圧状態にあるスクリーン型１の
上面に補強材８をカッター６を経由して供給する。補強
材８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、ガラスチョップと
して供給する。該ガラスチョップは、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、スクリーン型１
の上面に保持される。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したまま供給
してもよい。

【００１１】水溶液性エマルション接着剤１２として
は、例えば酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性
樹脂エマルション、又は不飽和ポリエステル樹脂、ビニ
ルエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂エマル
ションが用いられる。熱硬化性エマルションを用いると
きには、通常、硬化剤が併用される。熱硬化性樹脂エマ
ルションを用いるときには、硬化剤はタンク１１から供
給され、スプレイガン７で熱硬化性樹脂エマルションと
混合され、スクリーン型１の上に供給される。

【００１２】補強材繊維９と水溶液性エマルション接着
剤１２は同時に供給してもよく、またガラスチョップ９
の上に水溶液性エマルション接着剤１２を供給してもよ
い。水溶液性エマルション接着剤１２およびガラスチョ
ップ９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。水溶液性エマルション接着剤を吹き付け又は散布し
た後に、通常、１６０〜２００℃の温度で乾燥される。

【００１３】レジンインジェクション法では、このよう
にして得られた雄型プリフォーム１４、雌型プリフォー
ム１５、プリフォーム繊維板１６及びインサート２３を
ＲＩ型２１内にセットし、成形用樹脂の組成物１７と硬
化剤１８を混合して注入ガン２０によって注入する（図
１参照）。雄型プリフォーム１４と雌型プリフォーム１
５の周縁は、ピンチオフ２２でピンチされる。

【００１４】型内部に成形用樹脂組成物を供給する方法
としては、レジンインジェクション成形法に制限され
ず、マッチドメタルダイ法、バキュームアシストレジン
インジェクション法等の他の成形法で行うこともでき
る。注入した後、成形用樹脂組成物を常温硬化させるこ
とによりＦＲＰ成形品が得られる。硬化時間を短縮する
ためにＲ１型２１を加温してもよい。

【００１５】成形用樹脂組成物には特に制限はなく、不
飽和ポリエステル樹脂組成物等が用いられ、その他の成
形条件にも特に制限はない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳しく説明す
る。

【００１７】雄型プリフォーム１４、雌型プリフォーム
１５及びプリフォーム繊維板１６の作成。〔設備の仕様〕雄型プリフォーム用スクリーン型：幅８００ｍｍ、長さ
８００ｍｍ、深さ３０ｍｍの寸法の凹部を有し、材質Ｆ
ＲＰ製、開孔率５０％、表面積２．０ｍ² の雌型を用い
た。雌型プリフォーム用スクリーン型：幅６００ｍｍ、長さ
６００ｍ、高さ２７ｍｍの寸法の凸部を有し、材質ＦＲ
Ｐ製、開孔率５０％、表面積２．０ｍ² の雌型を用い
た。プリフォーム繊維板用スクリーン型：幅１０００ｍｍ、
長さ１０００ｍｍの寸法を有し、材質ＦＲＰ製、開孔率
５０％、表面積１．０ｍ² の平板型を用いた。減圧装置（排気ファン）：排気能力２００ｍ³／ｍｉｎ水溶液性エマルション接着剤及びガラス繊維の供給装
置：東技研株式会社製スプレイアップ機乾燥設備：１８０〜２００℃熱風循環方式乾燥機

【００１８】〔使用材料〕補強材：日東紡績株式会社製ガラスロービング（ＲＳ−
２４０Ｆ−１１４ＡＪ）水溶液性エマルション接着剤：
不飽和ポリエステル樹脂エマルション（大同化成工業株
式会社製ビニゾールＥＰ１０Ｙを使用）硬化剤：過酸化ベンゾイル（大同化成工業株式会社製ビ
ニゾール９０００を使用）

【００１９】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：ハイゾルエアロスペースアン
ドインダストリアルディビジョン（ＨＹＳＯＬＡＥＲ
ＲＯＳＰＡＣＥ＆ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＰＲＯＤ
ＵＣＴＳＤＩＶＩＳＩＯＮ）の商品名）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を調整して気圧が２４５０Ｐａになるようにした。
次ぎにガラスロービング８をカッター６で５０ｍｍにカ
ットしたガラスチョップを、吐出能力３ｋｇ／ｍｉｎに
調整したスプレイアップ機により、また、水溶液性エマ
ルション接着剤を同じく吹出量３ｋｇ／ｍｉｎになるよ
うに調整したスプレイガン（スプレイアップ機）７によ
り、スクリーン型１に同時に吹き付けた。なお、水溶液
性エマルション接着剤１２中の硬化剤Ａの混合割合は
０．５重量％となるようにした。ガラスチョップの吹付
量が４ｋｇになるまでガラスチョップ９と水溶液性エマ
ルション接着剤１２を吹き付けた後、２００℃の熱風で
３分間硬化及び乾燥した。

【００２０】ＦＲＰ成形品の作製〔設備の仕様〕型：ＲＩ用ＦＲＰ型注入機：ビーナスＨＩＳ（ビーナス社製）〔使用材料〕１）樹脂：不飽和ポリエステル樹脂（日立化成工業株式
会社製、商品名ポリセット７０１０ＡＰを使用）２）樹脂（低収縮剤）：（日立化成工業株式会社製、商
品名ポリセット６４６を用いた）３）充填剤：炭酸カルシウム（竹原化学工業株式会社製
の商品名サンライト３００を使用）４）硬化剤：メチルエチルケトンパーオキサイド（日本
油脂株式会社製の商品名パーメックＮを使用）

【００２１】実施例雄型プリフォーム１４、雌型プリフォーム１５及びイン
サート２３の空間に、インサート２３の高さの１．２倍
の幅を有するプリフォーム繊維板１６を幅方向が高さ方
向になるようにしてセットし、ポリセット７０２０ＡＰ
を１００重量部、サンライト３００を６０重量部混合し
た樹脂組成物を注入ガン２０の先端でパーメックＮ１８
と混合し、型内部に注入した。この状態でＦＲＰ成形用
樹脂組成物を常温硬化させてＦＲＰ成形品を得た。

【００２２】比較例１プリフォーム繊維板１６を幅方向が横になるようにセッ
トしたほか、実施例と同様にしてＦＲＰ成形品を得た。

【００２３】比較例２プリフォーム繊維板１６の幅をインサート２３の高さの
１．４倍としたほか、実施例と同様にしてＦＲＰ成形品
を得た。この成形品はガラス繊板が折れてインサート上
に重なり、その部分で凸状になっていた。

【００２４】比較例３成形用樹脂の組成を、ポリセット７０１０ＡＰ７０重量
部、ポリセット６４６３０重量部、サンライト３００を
６０重量部に変更したほか比較例１と同様にして（プリ
フォーム繊維板１６を幅方向が横になるようにセット）
ＦＲＰ成形品を得た。

【００２５】実施例並びに比較例１、２及び３で得られ
た成形品について外観及び曲げ強さを調べた。その結果
を表１に示す。なお、ＦＲＰ成形品の厚みは、いずれも
３０ｍｍであった。また、実施例、比較例１及び比較例
２で用いた樹脂の体積収縮率は７．５％、比較例３で用
いた樹脂の体積収縮率は２．５％であった。

【００２６】

【表１】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 項目実施例比較例１比較例２比較例３ ─────────────────────────────── 成形外観（ｍｍ）０．０３０．２０．０３０．０１曲げ強さ（ＭＰａ）２００１９０１９２１３５曲げ弾性率（ＧＰａ）１１．２１０．５１０．８５．８注）成形外観は、ヒケ寸法を表面粗さ計で測定した数値である。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

【００２７】表１から、実施例の成形品は、ヒケがほと
んどなく、曲げ強さも優れていることがわかる。これに
対して、比較例１の成形品はヒケが大きく、比較例２の
成形品は外観上問題があり、比較例３の成形品は曲げ強
さに問題があることがわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、雄型プリフォーム、雌
型プリフォーム及びインサートによって形成される空間
に、インサートの高さの１．０〜１．３倍の幅のプリフ
ォーム繊維板を、幅方向がインサートの高さ方向になる
ようにしてセットすることにより、硬化収縮が抑制され
ヒケのほとんどない外観の美麗な強度の優れたＦＲＰ成
形品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例に関し、プリフォームのセット
状態を説明するための断面図である。

【図２】プリフォーム製造装置の一例を示す概略説明図
である。

【符号の説明】

１４雄型プリフォーム１５雌型プリフォーム１６プリフォーム繊維板２３インサート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インサートと、雄型プリフォーム及び雌
型プリフォームにより形成された空間に、インサートの
高さより大きい幅のプリフォーム繊維板を、幅方向がイ
ンサートの高さ方向となるように立てて挿入し、成形用
樹脂を注入し硬化させることを特徴とするインサートを
有する繊維強化プラスチックの製造方法。