JPH0939021A

JPH0939021A - 繊維強化樹脂複合体の製造方法

Info

Publication number: JPH0939021A
Application number: JP19729595A
Authority: JP
Inventors: Hajime Naito; 一内藤; Yoshitaka Nakatani; 好孝中谷
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-08-02
Filing date: 1995-08-02
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】繊維含有率の高い繊維強化樹脂複合体の製造
を可能とする。【解決手段】反応射出成形を行う金型５内に、一又は
複数のマット状強化繊維２と一又は複数のマット状体１
ｂ或いは波形網状体１ａとを、これらマット状強化繊維
２とマット状体１ｂ或いは波形網状体１ａとが隣り合う
ように積層した後、金型５を閉じて反応性原料樹脂を射
出することにより、該原料樹脂を、マット状強化繊維２
の端部から含浸せしめると共に、マット状体１ｂの内部
に形成された樹脂流通空間又はマット状強化繊維２と波
形網状体１ａとにより形成された樹脂流通空間へ進入せ
しめると同時に隣り合うマット状強化繊維２へ流出せし
める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化樹脂複合
体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成樹脂成形品の製造方法とし
て、反応射出成形法（ＲＩＭ成形法）がある。この方法
は、それぞれ別の容器に保管された２種類の反応性液体
を、高圧で衝突させるか、もしくは金型の吐出口部分に
取付けてあるミキサーにより混合した後、混合した反応
性原料樹脂を金型内に射出することにより成形を行うも
のである。

【０００３】かかる反応射出成形法は、熱硬化性樹脂の
他の成形方法と異なり、原料樹脂の反応性が高く、成形
サイクルタイムの大幅な短縮化を図ることが可能であ
り、また、金型にかかる圧力が低く、大きな型締力を必
要としないので、設備コストを低く抑えることができる
という利点がある。

【０００４】原料樹脂として、ポリウレタン樹脂、エポ
キシ樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂およびナイロン樹
脂等が用いられる。特に、ポリウレタン樹脂は、その靭
性、反応性の早さにより、自動車部品を中心として幅広
く用いられている。

【０００５】また、上記原料樹脂の反応性液体は、例え
ば、ポリウレタン樹脂の場合ではイソシアネートとポリ
オールであり、エポキシ樹脂の場合ではビスフェノール
Ａ型の樹脂と酸無水物（硬化剤）である。

【０００６】反応射出成形法は、通常、樹脂だけを用い
て行われるが、成形品に高い強度が要求される場合に
は、補強のためにガラス繊維等が併用される。この場合
の成形方法としては、ガラス繊維等からなるマット状強
化繊維を予め開いた金型に配置しておき、金型を閉じて
上述の反応性液体が混合されてなる原料樹脂を金型内に
射出充填して加熱硬化させるものである（Structural-R
eaction Injection Molding ＝Ｓ−ＲＩＭ成形法）。

【０００７】そして、上記マット状強化繊維への原料樹
脂の含浸を促進するための手段として、特開平２−２１
５５１０号公報に記載されたものが知られている。この
方法は、原料樹脂が含浸し難い部分または繊維含有率の
高い部分に、予め原料樹脂を塗布しておくことにより、
成形時にマット状強化繊維全体に樹脂が充分に含浸され
るようにしたものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】Ｓ−ＲＩＭ成形法の一
般的な問題として、マット状強化繊維の密度は高く、且
つ低い圧力でマット状強化繊維への原料樹脂の含浸を行
う関係で、成形品における繊維体積含有率（Ｖｆ）が高
いと、原料樹脂が上記マット状強化繊維に充分に含浸さ
れないことから、繊維体積含有率をあまり高くできない
ということがある。具体的には、Ｖｆの上限は、１５〜
２０％程度である。

【０００９】また、特開平２−２１５５１０号公報に記
載された方法では、予めマット状強化繊維に部分的に原
料樹脂を塗布してから、金型を閉じて、原料樹脂を射出
するまでにある程度の時間がかかるため、反応速度が早
いポリウレタン樹脂の場合、その塗布しておいた原料樹
脂が先に硬化する結果、成形品にむらが生ずるという問
題がある。また、予めマット状強化繊維における樹脂が
含浸し難い部分や繊維含有率の高い部分だけに原料樹脂
を塗布することは、成形工程を煩雑化することとなる。

【００１０】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであって、繊維含有率の高い成形品を容
易に得ることができる繊維強化樹脂複合体の製造方法の
提供を目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、上記の
目的を達成するために、反応射出成形を行う金型内に、
一又は複数のマット状強化繊維と、前記マット状強化繊
維よりも樹脂流通性の高い一又は複数のマット状体或い
は波形網状体とを、これらマット状強化繊維とマット状
体或いは波形網状体とが隣り合うように積層した後、金
型を閉じて反応性原料樹脂を射出することにより、該原
料樹脂を、マット状強化繊維の端部から含浸せしめると
共に、マット状体もしくは波形網状体に形成された樹脂
流通空間又はマット状強化繊維とマット状体もしくは波
形網状体とにより形成された樹脂流通空間へ進入せしめ
ると同時に隣り合うマット状強化繊維へ流出せしめるよ
うにしたものである。

【００１２】マット状強化繊維としては、ガラス繊維、
炭素繊維、アラミド繊維等からなるチョップドストラン
ドマット、コンティニアスマット、クロスなどが挙げら
れる。また、このマット状強化繊維は、その引っ張り弾
性率を３０００ｋｇ／ｍｍ²以上とし、引っ張り強度を
２００ｋｇ／ｍｍ²以上とするのが好ましい。これら弾
性率および強度が上記数値未満の場合には、繊維強化樹
脂複合体における繊維体積含有率を上げても、補強効果
が現れないからである。

【００１３】マット状体及び波形網状体は前記マット状
強化繊維よりも樹脂流通性が高いものが用いられる。通
常、マット状体は、それ自体が樹脂流通空間を有し、波
形網状体では、該網状体とマット状強化繊維とにより樹
脂流通空間が形成されるが、特殊の製品では逆の場合も
ある。これら樹脂流通空間は、反応性原料が抵抗なく通
過して行くための樹脂流通路となるものである。マット
状体および波形網状体は、成形品における強度を高める
ものであっても良いし、そうでなくても良い。波形網状
体としては、例えば、線径が０．５ｍｍ以上、目巾が５
ｍｍ以上の、金網が挙げられる。マット状体としては、
ナイロン繊維やポリプロピレン繊維等の合成繊維がラン
ダムに或いは規則的に絡み合った比較的目の粗いマット
が挙げられる。

【００１４】成形にあたっては、マット状強化繊維上
に、樹脂流通空間を有するマット状体又は波形網状体を
一枚だけ配する他、マット状強化繊維とマット状体又は
波形網状体とを交互に複数積層するようにするものであ
る。この場合、各マット状強化繊維間にマット状体又は
波形網状体が挟まれるようにするのが、強度的に好まし
い。

【００１５】マット状強化繊維の一枚あたりの目付け
は、３００ｇ／ｍ²未満では、マットの目が粗くなって
成形品の強度のばらつきが大きくなり、６００ｇ／ｍ²
を超えると当該マット状強化繊維における反応性原料樹
脂の含浸性が悪くなってマット状強化繊維だけの部分が
生ずることから、３００〜６００ｇ／ｍ²程度とするの
が好ましい。

【００１６】因みに、上記マット状体や波形網状体がな
い場合には、反応性原料がマット状強化繊維に充分に含
浸されないため、３００ｇ／ｍ²以上の反応性原料の含
浸は困難となる。

【００１７】マット状体又は波形網状体の厚みは、０．
５ｍｍ未満では反応性原料樹脂の流通性が悪くなり、４
ｍｍを超えると繊維強化樹脂複合体における当該マット
状体又は波形網状体の占める割合が大きくなり過ぎてマ
ット状強化繊維による補強効果が不充分となることか
ら、０．５〜４ｍｍの範囲とするのが好ましい。

【００１８】反応性原料樹脂としては、イソシアネート
とポリオールとを混合するポリウレタン樹脂、ビスフェ
ノールＡ型樹脂と酸無水物系硬化剤とを混合するエポキ
シ樹脂およびジシクロペンタジエン樹脂等が挙げられ
る。これら反応性原料樹脂のうち、特に硬化反応が早
く、マット状強化繊維へ短時間で含浸させる必要のある
ポリウレタン樹脂やジシクロペンタジエン樹脂を使用す
る場合に、本発明の製造方法が特に有効となる。

【００１９】本発明の製造方法により製造された成形品
の形状としては、平板形状であって全体が繊維強化樹脂
複合体となされたものの他、図７に示すように、全体が
箱形であって、必要な部分だけが繊維強化樹脂複合体(3
b)となされているものが挙げられる。

【００２０】上記箱形品の製造方法としては、コア型に
おいて、成形品の補強が必要な箇所に対応する位置に、
マット状強化繊維(2) とマット状体又は波打ち網状体(1
a)とをそれぞれ当該コア型にそわせて賦形してセットし
た後、型を閉じて、反応性原料樹脂がマット状体の樹脂
流通空間またはマット状強化繊維(2) と波形網状体(1a)
とにより形成された樹脂流通空間を流入するように射出
して行うものである。この方法により製造された箱形品
は、図８に示すように、反応性原料のみからなる部分(3
a)と、マット状強化繊維(2) により補強された部分(3b)
とにより構成されることとなる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。［実施例１］下記の材料および成形方法により、図５に
示す厚さ３ｍｍ、３００×３００ｍｍの平板状の繊維強
化樹脂複合体を、そのマット状強化繊維(2) の体積含有
率がＶｆ＝３０％になるように製造した。マット状強化繊維：コンティニアスマット目付け４５０ｇ／ｍ²（旭ファイバー社製）波形網状体：図１に示すように、波形となされた金網(1a)であって、総厚み１．６ｍｍ、線形０．８ｍｍ目巾１０ｍｍ波形部の高さ０．８ｍｍ反応性原料：ポリウレタン樹脂（住友バイエルン社製商品名：バイジュール６０）Ａ液：ポリオール、Ｂ液：イソシアネート反応時間：１７秒製造方法として、先ず、図２に示すように、２枚のコン
ティニアスマット(2)間に金網(1a)を挟んで、これを図
３に示すように、金型(5) 内にセットした上、ポリオー
ルが入ったタンク(8a)とイソシアネートが入ったタンク
(8b)からそれぞれ所定量だけこれら反応性液体をミキシ
ングヘッド(7) へ送って混合した後、このポリウレタン
樹脂原料を金型(5) 内へ２００ｃｃ／秒の射出速度で
０．８秒間射出した。

【００２２】この際、図４に示すように、ポリウレタン
樹脂原料は、その射出された矢印Ａ方向からコンティニ
アスマット(2) と金網(1a)とにより形成された樹脂流通
空間(4a)へ進入すると共に、金網(1a)の網目(4b)を通っ
て矢印Ｂ方向、すなわちコンティニアスマット(2) 側へ
流出する。そのため、コンティニアスマット(2) は、そ
の端部からポリウレタン樹脂原料が含浸される他、該マ
ットの全面において、その厚さ方向からも含浸されるこ
ととなる。そのため、コンティニアスマット(2) へのポ
リウレタン樹脂原料の含浸が、迅速かつ充分になされ
る。

【００２３】［実施例２］実施例１と同じ材料を用いて
下記の製造方法により、厚さ３ｍｍ、３００×３００ｍ
ｍの平板状の繊維強化樹脂複合体を、そのコンティニア
スマット(2) （マット状強化繊維）の体積含有率がＶｆ
＝４０％になるように製造した。

【００２４】図６に示すように、３枚のコンティニアス
マット(2) の各間に、金網(1a)を介在させ、実施例１と
同様に、これを金型(5) 内にセットして、ポリウレタン
樹脂原料を２００ｃｃ／秒の射出速度で０．８秒間射出
することにより、成形を行った。

【００２５】［実施例３］下記の材料および成形方法に
より、厚さ３ｍｍ、３００×３００ｍｍの平板状の繊維
強化樹脂複合体を、そのマット状強化繊維の体積含有率
がＶｆ＝３０％になるように製造した。マット状強化繊維：コンティニアスマット目付け４５０ｇ／ｍ²（旭ファイバー社製）マット状体：図９に示すナイロン製のマット状体(1b)であって、ナイロン繊維は連続的にランダム状に絡み合った形態となされている。目付け１００ｇ／ｍ² 厚み約１．５ｍｍ樹脂流通空間(4c) 平均６ｍｍ角反応性原料：ポリウレタン樹脂（住友バイエルン社製商品名：バイジュール６０）Ａ液：ポリオール、Ｂ液：イソシアネート反応時間：１７秒製造方法として、図１０に示すように、２枚のコンティ
ニアスマット(2) 間にマット状体(1b)を介在させ、実施
例１と同様の射出条件で、ポリウレタン樹脂原料を射出
することにより行った。この場合、ポリウレタン樹脂原
料は、上記実施例１および２における金網(1a)を使用し
た場合と同様、樹脂原料の射出方向Ａから当該マット状
体(1b)の樹脂流通空間(4c)へ進入し、更に、コンティニ
アスマット(2) へ流出して、該コンティニアスマットに
含浸されることとなる。

【００２６】［比較例１］下記の材料および成形方法に
より、厚さ３ｍｍ、３００×３００ｍｍの平板状の繊維
強化樹脂複合体を、そのマット状強化繊維の体積含有率
がＶｆ＝３０％になるように成形した。マット状強化繊維：コンティニアスマット目付け９００ｇ／ｍ²（旭ファイバー社製）反応性原料：ポリウレタン樹脂（住友バイエルン社製商品名：バイジュール６０）Ａ液：ポリオール、Ｂ液：イソシアネート反応時間：１７秒上記コンティニアスマットを型内にセットし、ポリウレ
タン樹脂原料を２００ｃｃ／秒の射出速度で０．８秒間
射出した。

【００２７】［比較例２］比較例１と同じ材料を用いて
下記の成形方法により、厚さ３ｍｍ、３００×３００ｍ
ｍの平板状の繊維強化樹脂複合体を、そのマット状強化
繊維の体積含有率がＶｆ＝３０％になるように成形し
た。コンティニアスマットを型内にセットし、型を閉じ
る前にポリウレタン樹脂原料をコンティニアスマットに
部分的に塗布し、その後に型を閉じて、比較例１と同様
の射出条件により、ポリウレタン樹脂原料を射出して成
形を行った。

【００２８】［比較例３］下記の材料および成形方法に
より、厚さ３ｍｍ、３００×３００ｍｍの平板状の繊維
強化樹脂複合体を、そのマット状強化繊維の体積含有率
がＶｆ＝３０％になるように成形した。マット状強化繊維：コンティニアスマット目付け４５０ｇ／ｍ²（旭ファイバー社製）反応性原料：ポリウレタン樹脂（住友バイエルン社製商品名：バイジュール６０）Ａ液：ポリオール、Ｂ液：イソシアネート反応時間：１７秒上記コンティニアスマットを型内にセットし、ポリウレ
タン樹脂原料を２００ｃｃ／秒の射出速度で０．８秒間
射出した。上述した各実施例および各比較例の製造方法
により製造された平板状の成形品について、マット状強
化繊維における樹脂の含浸状態を肉眼で観察すると共
に、ＪＩＳＫ７２０３に準じた曲げ強度試験を行った。
なお、マット状強化繊維において樹脂原料の含浸が充分
になされていない部分があるものについては、充分な含
浸がなされている部分について、試験を行った。結果
は、下記の表１の通りである。

【００２９】

【表１】上記結果から明らかなように、各実施例の方法により製
造された成形品は、その各マット状強化繊維の全体にポ
リウレタン樹脂原料が含浸され、曲げ強度も各比較例の
方法により製造された成形品に比べて高い。

【００３０】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、射出された
反応性原料樹脂は、マット状強化繊維の端部から含浸さ
れる他、マット状体もしくは波形網状体に形成された樹
脂流通空間又はマット状強化繊維とマット状体もしくは
波形網状体とにより形成された樹脂流通空間を通って隣
り合うマット状強化繊維へ流出して、該マット状強化繊
維の厚さ方向からも含浸されることとなるため、マット
状強化繊維への反応性原料樹脂の含浸が迅速且つ充分に
行われる。従って、本発明の製造方法によれば、繊維含
有率の高い繊維強化樹脂複合体の成形品を得ることがで
き、また、射出成形前に予めマット状強化繊維の必要箇
所に反応性原料樹脂を塗布しておく従来方法のように、
成形品にむらを生ずるということもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において使用する波形網状体
（金網）の拡大斜視図である。

【図２】図１の波形網状体とマット状強化繊維の積層状
態を示す斜視図である。

【図３】繊維強化樹脂複合体の成形要領を示す斜視図で
ある。

【図４】本発明の製造方法において、射出された反応性
樹脂原料の流動状態を示す積層体の斜視図である。

【図５】本発明の製造方法により製造された平板状の繊
維強化樹脂複合体の一部切欠斜視図である。

【図６】実施例２における波形網状体とマット状強化繊
維の積層状態を示す斜視図である。

【図７】本発明により製造された箱形成形品の斜視図で
ある。

【図８】図７におけるＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図９】実施例３において、使用されるマット状体の斜
視図である。

【図１０】図９のマット状体とマット状強化繊維との積
層状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

(1a)：波形網状体 (1b)：マット状体 (2) ：マット状強化繊維 (4a)：樹脂流通空間 (4b)：網目

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応射出成形を行う金型内に、一又は複
数のマット状強化繊維と、前記マット状強化繊維よりも
樹脂流通性の高い一又は複数のマット状体或いは波形網
状体とを、これらマット状強化繊維とマット状体或いは
波形網状体とが隣り合うように積層した後、金型を閉じ
て反応性原料樹脂を射出することにより、該原料樹脂
を、マット状強化繊維の端部から含浸せしめると共に、
マット状体もしくは波形網状体に形成された樹脂流通空
間又はマット状強化繊維とマット状体もしくは波形網状
体とにより形成された樹脂流通空間へ進入せしめると同
時に隣り合うマット状強化繊維へ流出せしめることを特
徴とする繊維強化樹脂複合体の製造方法。