JPH09277385A - 反り自在調節機構を有するｆｒｐ製成形型およびｆｒｐ成形品の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短期間に安価に容易に製作することができ、
反りの調節も特別の技能を必要とせず、得られるＦＲＰ
成形品は反りの寸法精度が良く、反り対策に伴なう外観
上の欠点がないＦＲＰ製成形型及びこの成形型を用いる
ＦＲＰ成形品の製造法を提供する。 【解決手段】 ＦＲＰ成形品の反り方向と反対方向の逆
反りに自在調節できる機構を有するＦＲＰ製成形型及び
このＦＲＰ製成形型を用いて成形することを特徴とする
ＦＲＰ成形品の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＦＲＰ（繊維強化
プラスチック）成形品用のＦＲＰ製成形型及びこの成形
型を用いるＦＲＰ成形品の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲＰ成形品は、成形工程で使用する成
形型の形状、寸法どおりには成形されず、成型品のほと
んどは反りを有し、成形型より寸法が過小である。反り
の原因は、主として、材料樹脂組成物の硬化収縮にあ
り、寸法過小の原因は材料樹脂組成物の硬化時の収縮に
対してゲルコート層の硬化収縮が小さく、強化繊維、イ
ンサート部材が収縮しないことにある。ＦＲＰ成形品の
反りがもたらす問題は非常に大きい。そのいくつかの例
をあげると、複数の部品を組み合わせる場合は結合不一
致の大きな要因となり、ＦＲＰ製品の複雑な形状部品分
野への活用を阻害する要因となる。また、単品で利用す
る分野では、単に外観上の問題だけではなく、例えば、
風呂の防水床等の場合は、目標とする傾斜角が得られ
ず、排水性を阻害するなど、機能上致命的問題が生ず
る。

【０００３】従来、この反りの改善方法としては、つぎ
のような方法がとられている。 （１）ＦＲＰ成形品を成形後に、加熱して軟化させ、反
りの方向と反対方向に逆反りになる矯正治具をあてが
い、硬化冷却して目標とする反りの限度内に矯正する。
いわゆる成形後矯正法である。 （２）ＦＲＰ成形品の反りに相当する分だけ、型を研
削、肉盛りの手法で逆反りに修正する。いわゆる型修正
法である。 （３）ＦＲＰ成形品の反りに相当する分を逆反りにし
て、型を再製作する。いわゆる型再製作法である。しか
し、これらの反り矯正法又は反り防止法は、つぎのよう
に多くの欠点がある。

【０００４】（１）成形後矯正法 加熱炉と矯正治具が必要となり、設備投資が嵩む。矯正
工程分だけ工程、工数増となり、原価増となるほか、製
品の完成までのリードタイムが増加する。ＦＲＰ成形品
の表面に、矯正治具跡形の段差や表面荒れの欠陥が生じ
やすい。加熱軟化工程の熱履歴により、変色しやすい。
特にゲルコート樹脂を表面に塗布したＦＲＰ成形品は、
変色は致命的欠陥となる。また、加熱の条件によっては
ゲルコート層にクラックを生ずる問題もある。

【０００５】（２）型修正法 ＦＲＰ成形品の正確な反り寸法は、成形型の設計製作段
階では予測し得ないため、ＦＲＰ成形品の反り寸法を実
測してから型の反り寸法を型を研削ならびに肉盛りなど
の手法で修正する。この型修正に多大な工数と時間を要
することから、型製作の原価増やリードタイムが増加す
る。型の反り修正は、曲線や曲面の加工を主とすること
から、非常に高度な熟練技能を要する。この出来不出来
はＦＲＰ成形品の外観や寸法精度に影響する。型を研
削、肉盛り修正した部分の強度は、無修正部分に比べ劣
り、全体として型の寿命が短くなりやすい。

【０００６】（３）型再製作法 型修正法や成形後矯正法では対応し切れない場合など
は、型を再製作する方法がとられる。この場合、ＦＲＰ
成形品の原型である木型等をＦＲＰ成形品の反りを加味
して修正し、この修正した木型等の表面にＦＲＰ層を形
成して剥し取りＦＲＰ製成形型を製作しなおす方法で、
型を再製作することから、大きな時間と費用を要する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】請求項１〜４おける発
明は、従来技術のかかる問題を解決するものであり、短
期間に安価に容易に製作することができ、反りの調節も
特別の技能を必要とせず、得られるＦＲＰ成形品は反り
の寸法精度が良く、反り対策に伴なう外観上の欠点がな
いＦＲＰ製成形型を提供するものである。請求項５にお
ける発明は、この成形型を用いるＦＲＰ成形品の製造法
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＦＲＰ成形品
の反り方向と反対方向の逆反りに自在調節できる機構を
有するＦＲＰ製成形型に関する。また、本発明は、この
ＦＲＰ製成形型において、適正逆反り量を調節後これを
固定したＦＲＰ製成形型に関する。また、本発明は、こ
れらのＦＲＰ製成形型が、ＦＲＰ製型層、型支持体およ
びこれらを連結一体化する補強材からなるＦＲＰ製成形
型に関する。さらに、このＦＲＰ製成形型は、型支持体
の剛性が、ＦＲＰ製型層及び補強剤の剛性よりも大であ
ることが好ましい。さらに、本発明は、前記のいずれか
のＦＲＰ製成形型を用いて成形することを特徴とするＦ
ＲＰ成形品の製造法に関する。

【０００９】

【発明の実施の態様】本発明を図面を用いて説明する。
図１は、本発明のＦＲＰ成形型の一例を示す斜視図であ
り、図１中（ａ）は下型及び型支持枠、（ｂ）は上型を
示す。下型１は、鉄骨等の部材からなる型支持枠２と一
体化されている。下型１と型支持体である型支持枠２
は、そのつなぎ目をＦＲＰで覆う（オーバーレイする）
ことにより一体化することができる。図２は、型支持枠
２を示す斜視図であり、上辺全体のフレーム３が、下型
の底面の周辺又は輪郭と同じ大きさになっている。

【００１０】型支持枠２の上辺のフレームのうち長辺の
フレーム４、５は剛性の比較的小さなものであり、下辺
のフレーム６、７等のフレーム４、５以外の辺のフレー
ムは剛性が大である。型支持体のフレーム４、５には、
３個のボルト８、９、１０、１１、１２、１３が連結さ
れており、下辺のフレーム６、７には、これらに対向す
る位置にボルト１４、１５、１６、１７、１８、１９が
連結されており、対向する２個のボルトにはナット２
０、２１、２２、２３、２４、２５が付けられて反り自
在調整機構を構成している。これらのナットはこれを左
右にしめることにより、フレーム４又は５を上下に反ら
せるように変形させることができる。図１では、対向す
るボルトをこれらに螺合しているナットで締め付けてフ
レーム４、５を下方に向けて反らせるようにしている。
真ん中のナット２１、２４がこれらが螺合されているボ
ルト９と１２、１５と１８の間隔を最も縮めるように締
め付けられている。上記の下型と型支持体を一体化し、
型支持体にボルトとナットを取り付けることは本発明に
おけるＦＲＰ成形品の反り方向と反対方向の逆反りに自
在調節できる機構の一例を示すものである。

【００１１】ＦＲＰ製成形型は、通常のＦＲＰ製成形型
製作手法によって、木型等の製品原形上にＦＲＰ製の型
層を形成して作製することができる。たとえば、成形品
に相当する木型等の製品原型を作製し、この上からガラ
スマット、ガラスクロス等の強化用繊維を被せ、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
等の熱硬化性樹脂をハンドレイアップにより塗布して硬
化させて、下型のＦＲＰ製型層を形成した後離型し、次
いで、製品原型をひっくり返して上型のＦＲＰ製型層を
同様にして作製した後、離型する。このようにして作製
されたＦＲＰ製型層で変形を起こさせたい型に鉄骨等の
部材からなる型支持体を接続し、接続境界線を跨ぐよう
にＦＲＰをハンドレイアップ等の補強剤により成形して
覆い、一体化を行う。

【００１２】本発明において、ＦＲＰ製成形型の一例
は、ＦＲＰ製型層、型支持体およびこれらを連結一体化
する補強材からなるＦＲＰ製成形型である。この場合、
枠支持体の剛性が、ＦＲＰ製型層及び補強剤の剛性より
も大であることがＦＲＰ製型層の反りを調製しやすいの
で好ましい。補強剤を使用することなく、型支持体と変
形を起こさせたいＦＲＰ製型層とは、万力、ボルトとナ
ット等の連結器具等により一体化してもよい。この場合
でも、ＦＲＰ製型層の剛性よりも型支持体の剛性の方を
大とすることが好ましい。鉄骨等の部材による型支持体
は、ＦＲＰ製の型層に接する部材（フレーム４、５）は
前記したような反り自在調節機構の伸縮力で撓わむ程度
の剛性とし、これ以外の部材は反り自在調節機構の伸縮
力では撓わまない程度に剛性を大にし、この剛性大の部
材（フレーム６、７）を反りに対する基準水準とする。
このような剛性は、例えば、支持枠として鋼管を使用す
る場合、その外形の大きさと肉厚により調整することが
できる。また、角材の場合は、その断面積の大きさ、外
形等により調整することができる。

【００１３】ＦＲＰ製成形型の反りの調整は次のように
して行うことができる。反りのない状態のＦＲＰ製成形
型を使って、量産時の工法と同様の仕様でＦＲＰ成形品
を試作成形する。図３はこのようにして得られる試作成
形品の一例を示す斜視図であるが、図３に示すように試
作成型品の長辺の反り寸法Ｌを測定する。なお、図３に
示すような試作成型品の場合、短辺及び長辺の両端部分
には反りがなく、これらの部位を基準にして、上記の長
辺の反り寸法を測定することができる。この後、試作成
形品の反り部位に相当するＦＲＰ製成形型の部位の型支
持体部材に対し、反り自在調節機構を伸縮させてＦＲＰ
製の型層を試作成形品の反り方向とは反対方向に反らせ
る。ＦＲＰ製の型層の反り寸法は、試作成型品の反り寸
法の値を中心に微調整される。

【００１４】このようにして得られた反り修正ずみの図
１に示すようなＦＲＰ製成形型は、そのまま使用するこ
とも出来るが、型支持体の部材等と同様の部材を溶接等
により接続し、形状を固定すれば、すなわち、本発明に
おいてＦＲＰ製成形型に適正逆反り量を調節後これを固
定した場合は、反り自在調節機構のゆるみ等による反り
寸法の変動を防止できるほか、用済みとなった反り自在
調節機構の伸縮治具を取りはずし、他のＦＲＰ製成形型
に再活用することもできる。

【００１５】本発明の反り自在調節機構を有するＦＲＰ
製成形型は、それが適用されるＦＲＰ成形の工法につい
て限定はなく、最も歴史的に古いハンドレーアップ法、
スプレーアップ法から最新技術の注入成形法、真空注入
成形法などＦＲＰ成形の幅広い工法に適用できる。ま
た、反り自在調節機構は、ＦＲＰ製成形型の型支持枠部
材間を伸縮調節できる治具等であれば、どのようなもの
でもよく、例えば、前記したボルトとナット、万力類、
ワイヤーレンチ・チェーンレンチ類、ジャッキ類、クサ
ビ、シリンダー類、ターンバックル類等が有効である。

【００１６】図１では、下型に反り自在調節機構を取り
つけた例を示したが、ＦＲＰ成形品の形状によっては、
上型に取りつける場合や、上型と下型の両方に取りつけ
て反り防止効果を上げることもできる。本発明は、下型
にのみ限定するものではなく、全ての方向の型に通用す
るものである。また、反り自在調節機構の伸縮治具は、
その使用する数に制限されるものではない。ＦＲＰ製型
層の作製にあたり原型にはワックスを塗っておくことが
好ましく、ＦＲＰ成型品の製造にあたりＦＲＰ製型層に
ワックスを塗っておくことが好ましい。

【００１７】

【作用】本発明は、ＦＲＰ成形品の反り方向と寸法に対
し、あらかじめ使用するＦＲＰ製成形型を反り自在調節
機構の伸縮機能を使って、反り寸法分だけ反対方向に反
らせておくことが要点である。これによって、ＦＲＰ成
形品が反っても、あらかじめ逆反りに成形されることか
ら、結果として基準線や基準面に対し、反りの小さいＦ
ＲＰ成形品が得られる。また、反り自在調節機構を有す
るＦＲＰ製成形型は、従来方式のＦＲＰ製成形型に反り
の自在調節機構となる市販の一般的伸縮治具を取りつけ
るのみで得られるもので、従来行われて来た（１）成形
後に矯正する方法や、（２）ＦＲＰ製成形型を研削、肉
盛り等で修正する方法、（３）木型等の製品原形を修正
してＦＲＰ製成形型を再製作する方法にくらべ、手軽に
安価に短期間に量産用のＦＲＰ製成形型を製作でき、こ
のＦＲＰ製成形型の寿命は研削、肉盛りしたＦＲＰ製成
形型にくらべ長く、かつ得られるＦＲＰ成形品の外観も
優れるなどの特長がある。

【００１８】

【実施例】図１に示すようなＦＲＰ製成形型を作製した
（ただし、反りが生じるようにナットとボルトを締め付
けることはしなかった）。図４は矩形窓枠原型を示す斜
視図である。５０mm×５０mmの角木材を使用して図４に
示すような長辺１６５０mm、短辺６８０mm（いずれも外
寸法）の矩形窓枠原型を作製し、これにワックスを塗っ
てからサーフェスマットとしてガラスマット（ＭＦＳＯ
Ｐ、日東紡績株式会社商品名）を使用し、この上にガラ
スマット（ＭＣ４５０Ｎ、日東紡績株式会社商品名）を
重ねて使用し、樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂組
成物（ポリセット６１２０Ｓ、日立化成工業株式会社商
品名）を使用して、ガラスマット３０重量％及び樹脂７
０重量％の割合で、ハンドレイアップ法により下型及び
上型を作製した。下型の外形寸法は、長辺１７５０mm、
短辺７８０mm、厚さ７０mmとした。また、上型は長辺１
７５０mm、短辺７８０mm、厚さ２０mmの板である。

【００１９】一方、図２に示すような枠支持体を用意し
た。枠は、フレーム４、５は、５０mm×５０mm角で、厚
さが３．２mmの角形鋼管からなり、他のフレームは７５
mm×７５mm角で、厚さが３．２mmの角形鋼管からなるも
のである。各フレームは溶接に連結されている。フレー
ム４には、互いに逆ねじのＭ１６ボルトを対向して計３
組溶接した。また、もう一方フレーム５にも同様にＭ１
６ボルトを対向して溶接した。対向する二つのボルトに
対しては１個のナットを取り付けた。フレーム４、５に
おいて、中央のボルトはフレームの真ん中に、その他の
フレームはフレームの端から３００mmの位置に取り付け
た。

【００２０】上記の下型を上記の枠支持体に乗せ、その
つなぎ目を枠側に５０mm、片側に５０mmの広さで、前記
のガラスマットと樹脂を同様に用いて（ただし、サーフ
ェスマットは使用せず）ハンドレアップし、下型と枠支
持体を一体化した。ただし、図示しない。

【００２１】次いで、以上で作製したＦＲＰ製成形型を
用いてゲルコート塗装のＦＲＰ製窓枠を成形した。ま
ず、下型にワックスを塗ってからゲルコート樹脂（ビニ
ルエステル樹脂、ＰＣＧ−９Ｂ−２４０、東京インキ株
式会社商品名）を０．６mmの厚さに塗布した。

【００２２】この後、サーフェスマットとしてガラスマ
ット（ＭＦＳＯＰ、日東紡績株式会社商品名）を使用
し、この上にガラスマット（ＭＣ４５０Ｎ、日東紡績株
式会社商品名）を重ねて使用し、樹脂としては不飽和ポ
リエステル樹脂組成物（ポリセット６１２０Ｓ、日立化
成工業株式会社商品名）を使用して、ガラスマット３０
重量％及び樹脂７０重量％の割合でハンドレアップし、
ＦＲＰ層の中央部に相当する部分に骨組兼増量材となる
太さ３５×３５mm角の木材をロの字状に挿入し、さら
に、ガラスマット（ＭＣＬ４５０Ｎ、日東紡績株式会社
商品名）と樹脂としては不飽和ポリエステル樹脂組成物
（ポリセット６１２０Ｓ、日立化成工業株式会社商品
名）を使用して、ガラスマット３０重量％及び樹脂７０
重量％の割合でハンドレアップしＦＲＰ層を形成後、上
型を乗せ、要所をクランプで下型に固定して成形した。
このようにして得たＦＲＰ製窓枠は、ゲルコート側を内
側として、窓枠の長辺の中央で最大５mmの反りを生じ
た。また、短辺及び長辺の両端から１００〜１５０mmに
は反りはなかった。

【００２３】そこで、フレーム４、５のボルトとナット
を締め下型のＦＲＰ型層を最大５mm下側（製品の反り方
向と逆反り）に下げた。フレーム４、５の中央以外のボ
ルトとナットは反りが最大反りの約２／３になるように
締め付けた。この型を使って、前述の従来方式と同一の
仕様で成形した。ただし、下型と上型は万力ではさみ上
型が下型の反りに追従するようにした。このようにして
得たＦＲＰ製の窓枠の反りは、最大０．５mmであった。

【００２４】

【発明の効果】請求項１〜４におけるＦＲＰ製成形型に
よれば、ＦＲＰ製品の成形工程で発生する反りを未然に
防止でき、ＦＲＰ製品に対し、成形工程で、任意の反り
を与えることができる。特に、請求項３又は４における
ＦＲＰ製成形型は、ＦＲＰ製型を研削したり、肉盛りし
たりする型修正法や、木型等の製品原形を反り修正した
のちＦＲＰ製型を再製作する方法等の従来法に比べ、非
常に安価に、短時間で修正できる他、修正に要する特別
な技術は必要ないことから、未熟練でも反り修正が出来
る利点があり、さらに、ＦＲＰ製型を研削、肉盛りして
修正したＦＲＰ製型にくらべ、型としての寿命が長い。
請求項５における方法により、反りのない又は反りを自
在に調製して外観が優れるＦＲＰ成型品を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＲＰ成形型の一例を示す斜視図であ
り、図１中（ａ）は下型及び型支持枠、（ｂ）は上型を
示す。

【図２】型支持枠を示す斜視図である。

【図３】試作成形品の一例を示す斜視図である。

【図４】矩形窓枠原型を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 下型 ２ 型支持枠 ３ 上辺全体のフレーム ４、５ 長辺のフレーム ６、７ 下辺のフレーム ８、９、１０、１１、１２、１３ ボルト １４、１５、１６、１７、１８、１９ ボルト ２０、２１、２２、２３、２４、２５ ナット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅野 宗 茨城県日立市滑川本町５丁目12番15号 日 立化成工材株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＦＲＰ成形品の反り方向と反対方向の逆
   反りに自在調節できる機構を有するＦＲＰ製成形型。
2. 【請求項２】 適正逆反り量を調節後これを固定した請
   求項１記載のＦＲＰ製成形型。
3. 【請求項３】 ＦＲＰ製成形型が、ＦＲＰ製型層、型支
   持体およびこれらを連結一体化する補強材からなる請求
   項１又は２記載のＦＲＰ製成形型。
4. 【請求項４】 型支持体の剛性が、ＦＲＰ製型層及び補
   強剤の剛性よりも大である請求項３記載のＦＲＰ製成形
   型。
5. 【請求項５】 請求項１〜４に記載のいずれかのＦＲＰ
   製成形型を用いて成形することを特徴とするＦＲＰ成形
   品の製造法。