JPH0939104A - Ｆｒｐ製品用成形型およびｆｒｐ製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬化速度の速いマトリックス樹脂を用いた場
合でも、成形型の屈曲部と製品成形面との間にブリッジ
が形成されないようにして、所期の製品肉厚を得る。 【解決手段】 製品成形面１１とフランジ面１３との境
界に位置する屈曲部１２の曲率半径Ｒを、ＦＲＰに含ま
れる繊維の長さＬに対して、Ｒ≧Ｌとなるようにして、
該成形型の製品成形面からフランジ面にかけてスプレー
アップ法によりＦＲＰを形成し、その後脱型する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スプレーアップ
法によりＦＲＰ製品を製造するに際し、繊維が成形型に
確実に密着して精度および強度の良好なＦＲＰ製品を得
ることのできる成形型およびそのＦＲＰ製品の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、ＦＲＰ製キャビネットドアの
成形型の一例を図２および図３に示す。図示されるよう
に、この成形型２０は、所定の形状に凹状とした製品成
形面２１と該製品成形面２１の外周延長上に設けられた
フランジ面２２とを有している。前記フランジ面２２
は、成形型２０の持ち運びおよびその型によって成形さ
れた製品の脱型を容易にするためのもので、前記製品成
形面２１との境界に設けられた適当な曲率半径Ｒを有す
る屈曲部２３を介して、前記製品成形面２１の外周に形
成されている。

【０００３】ところで、一般的なＦＲＰ製品の製造方法
として、たとえば、スプレーアップ法が知られている。
このスプレーアップ法は、図４（Ａ）に示されるよう
に、成形型３０の型面３１を清浄にしたあと、図の
（Ｂ）のように前記型面上に、所望によりあらかじめゲ
ルコート剤３５などが吹き付けられる。しかる後、図の
（Ｃ）に示されるように、繊維３６とマトリックス樹脂
３７とを同時に吹き付けて積層し硬化させた後、（Ｄ）
のようにして成形型３０から製品３９を脱型する方法で
ある。なお、前記繊維３６とマトリックス樹脂３７は、
一般的には、一度に０．１〜１ｍｍの厚みに吹き付けら
れるが、要求される製品厚みに応じて何回かに分けて繰
り返し行なわれることもある。

【０００４】前記したような成形型を用いて、このスプ
レーアップ法によりＦＲＰ製品を成形する場合には、前
記繊維３６とマトリックス樹脂３７は、図の（Ｃ）に示
されるように、前記製品成形面３１ａからフランジ面３
１ｂにかけて吹き付けられて積層される。そして、図の
（Ｄ）に示されるように、脱型後、製品境界３８で、屈
曲部分３９ａを含むフランジ部３９ｂを除去してトリミ
ングし製品となす。

【０００５】ところで、前記マトリックス樹脂に不飽和
ポリエステル樹脂を用いる場合では、かかる樹脂の粘度
が１０００〜３０００ｃｐｓ程度と高いことから、吹き
つけの際に繊維と樹脂との間に気泡が内包されてしまう
ことがある。前記気泡は、繊維を樹脂から浮かせたり、
製品に部分的な薄肉部を形成したりして充分な製品強度
を得られなくするおそれがあり、硬化前に除去しておく
ことが好ましい。そのため、前記樹脂の硬化時間を３０
〜６０分に設定して、その間に脱泡ローラーなどで樹脂
表面を押圧することにより前記気泡を除去したり、繊維
や樹脂を型面形状になじませたりすることがなされる。
なお、前記脱泡ローラによる押圧は、製品裏面の樹脂表
面を平滑にして製品外観を良好にする目的も兼ねてい
る。

【０００６】一方、マトリックス樹脂にウレタン樹脂を
用いる場合には、得られる物性との観点から、硬化速度
は１０分以内とされる。そのため、前記脱泡ローラなど
により樹脂表面の押圧を行なおうとしても、その押圧作
業中あるいは作業前にウレタン樹脂が硬化し、樹脂表面
の押圧を行なうことができなかった。ただ、前記ウレタ
ン樹脂の場合には、その粘度が前記不飽和ポリエステル
樹脂より低く（約５０〜２００ｃｐｓ）、前記繊維がウ
レタン樹脂により濡れやすいのみならず、ウレタン樹脂
に含まれるポリオール成分が一種の界面活性剤でもある
ため、気泡を含んでも表面張力を小さくして気泡を消す
作用がある。そのため、前記スプレーアップ時に気泡な
どが含まれにくく、前記脱泡ローラーなどによる押圧を
行なわなくても気泡の少ない製品が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ウ
レタン樹脂など硬化時間の短いマトリックス樹脂を用い
て、前記脱泡ローラによる樹脂表面の押圧を行なうこと
なくスプレーアップ法によりＦＲＰを製造する場合に
は、図５に示されるように、繊維３６とマトリックス樹
脂３７とが型面形状に充分なじまないうちに樹脂が硬化
するおそれがある。特に、前記したような屈曲部２３を
介してフランジ面２２を有する成形型２０により製品を
成形すると、図６から理解されるように、屈曲部２３と
製品成形面２１との間に、繊維３６およびマトリックス
樹脂３７が型面に沿って確実に積層されないうちに硬化
することによるブリッジＢが形成されることがある。こ
のブリッジＢの形成により、該部分の製品成形面２１に
はそれ以上繊維３６およびマトリックス樹脂３７が積層
されなくなるために充分な肉厚が形成されず、製品に所
定の強度が付与されないという問題が生じる。

【０００８】本発明者らは鋭意検討した結果、ウレタン
樹脂などの硬化速度の速いマトリックス樹脂を用いた場
合でも、前記成形型の屈曲部と製品成形面との間にブリ
ッジが形成されないようにするためには、ＦＲＰ製品用
成形型の屈曲部の曲率半径と積層される繊維の長さに一
定の定めがあることを見出し、遂に本発明に到達したの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】まず、第一の発明は、Ｆ
ＲＰ製品用成形型に係る。すなわち、この発明は、製品
成形面の延長上に屈曲部を介してフランジ面を有し、前
記製品成形面からフランジ面にかけてスプレーアップ法
により繊維とマトリックス樹脂が吹き付けられるＦＲＰ
製品用成形型において、前記屈曲部の曲率半径Ｒを、前
記繊維の長さＬに対して、Ｒ≧Ｌとなるようにしたこと
を特徴とする。

【００１０】そして第二の発明は、前記ＦＲＰ製品成形
面の延長上に屈曲部を介してフランジ面を有する成形型
を用い、該成形型の製品成形面からフランジ面にかけて
スプレーアップ法により繊維とマトリックス樹脂を吹き
付け、該樹脂の硬化後脱型するＦＲＰ製品の製造方法に
おいて、前記屈曲部の曲率半径Ｒを、前記繊維の長さＬ
に対して、Ｒ≧Ｌとなるようにしたことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】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は本発明の一実施例であるＦＲ
Ｐ製品用成形型の要部を、従来の成形型と比較して示す
断面図である。

【００１２】図１（Ａ）に示すように、第一発明に示さ
れるＦＲＰ製品用の成形型１０は、公知のスプレーアッ
プ法によるＦＲＰ製品の製造に好適に用いられるもの
で、凹状に形成された製品成形面１１の外周延長上に、
屈曲部１２を介してフランジ面１３を有している。

【００１３】前記屈曲部１２は、製品成形面１１により
形成される成形品の製品部分と、トリミングによって除
去される非製品部分との境界１４のさらに外側に設けら
れている。この屈曲部１２は、製造されるＦＲＰ製品に
用いられる繊維Ｆの長さＬに応じて設定された曲率半径
Ｒで形成されている。前記屈曲部１２の曲率半径Ｒは、
前記繊維長Ｌに対してＲ≧Ｌの関係を満たすように設定
される。

【００１４】前記屈曲部１２の曲率半径Ｒを上記のよう
に設定するのは以下の理由による。すなわち、図１
（Ａ）に示されるように、前記フランジ面１３から屈曲
部１２にかけて積層された繊維Ｆは、たとえばその中央
Ｆｍが屈曲部１２上に位置している場合には、その一方
の先端Ｆｎは型面から製品成形面１１側に突出した状態
となる。そして、前記繊維の長さＬが同じである時に
は、図１の（Ｂ）から理解されるように、屈曲部１２ａ
の曲率半径Ｒａが小さいほど、繊維Ｆの先端Ｆｎと成形
型１０ａの型面との距離Ｌｎは大となる。そして、この
距離Ｌｎが大きくなればなるほど屈曲部１２ａからひさ
し状に突出しブリッジになりやすくなるのである。

【００１５】このことから、前記屈曲部１２の曲率半径
Ｒを種々に変えて試験したところ、繊維の長さＬと屈曲
部１２の曲率半径Ｒとが等しくなる点を境にＦＲＰ製品
の成形状態が大きく変化することが判明した。すなわ
ち、図１（Ａ）のように、前記曲率半径Ｒを繊維Ｆの長
さＬよりも長くすると、屈曲部１２から製品成形面１１
側に張り出す繊維の長さが屈曲部１２の曲面形状に沿い
やすいものとなって、ブリッジの発生を抑えることがで
きる。前記屈曲部１２の曲率半径Ｒは、成形に使用され
る繊維の長さＬと同じかそれより大であればとくに問題
はないが、余り大きくすると成形型が大型化するので好
ましくなく、用いられる繊維の長さを考慮して決定され
る。通常はＬ≦Ｒ≦４Ｌが好ましい。なお、この屈曲部
１２で成形される部分はその後切除される部分であっ
て、製品部分を構成しないため、曲率半径Ｒの設定が製
品のデザイン設計に影響を及ぼすことはない。

【００１６】また、前記フランジ面１３は、成形型１０
の形状に応じて、前記屈曲部１２のさらに外周に適当な
幅で形成されている。

【００１７】この成形型１０によれば、製品成形面１１
からフランジ面１３にかけて積層される繊維が屈曲部１
２の形状に確実に沿い、ブリッジなどを形成しないの
で、硬化速度の速いウレタン樹脂を用いるＦＲＰ製品の
製造に好適に用いられる。

【００１８】次に第二発明に示されるＦＲＰ製品の製造
方法について説明する。この発明は、図１および図２に
示された第一発明のＦＲＰ用成形型１０を用いるもの
で、前記成形型１０の製品成形面１１からフランジ面１
３にかけてスプレーアップ法により繊維とマトリックス
樹脂とを同時に積層し、マトリックス樹脂の硬化後脱型
する方法に関する。

【００１９】本発明のＦＲＰ製品の製造方法に用いられ
るマトリックス樹脂としては、フェノール樹脂や不飽和
ポリエステル樹脂など、通常ＦＲＰに用いられる公知の
樹脂成分であればなんでもよいが、特にウレタン樹脂で
あれば、硬化時間が短くても樹脂とともに積層される繊
維が型面形状に沿いやすくなり、フランジ面と製品成形
面との間でブリッジを形成することがないので極めて好
都合である。

【００２０】本発明の製法に好適に用いられるウレタン
樹脂としては、イソシアネート成分とポリオール成分か
らなる公知のポリウレタンエラストマーが好ましい。イ
ソシアネート成分としては、公知のＭＤＩ（ジフェニル
メタンジイソシアネート）、ＴＤＩ（トリレンジイソシ
アネート）、ＸＤＩ（キシリレンジイソシアネート）、
ＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘ
キサメチレンジイソシアネート）、ＨＸＤＩ（水素化キ
シリレンジイソシアネート）、粗製ＴＤＩ、粗製ＭＤＩ
およびそれらの変性体などで、一種または二種以上が適
当に選択されて用いられる。

【００２１】ポリオール成分についても同様で、通常ポ
リウレタンエラストマーの合成に使用されるものであれ
ばなんでもよく、たとえば、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパ
ン、ペンタエリスリトールなどの多価アルコールにエチ
レンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキ
サイドなどの一種または二種以上を付加重合して得たポ
リエーテルポリオール、テトラヒドロフランを単独また
はエチレンオキサイドとともに付加重合して得たポリテ
トラメチレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレン
エチレンエーテルグリコール、ひまし油、ポリカーボネ
ートポリオールなどがある。また、ポリカルボン酸と低
分子量ポリオールとを反応させて得たポリエステルポリ
オール、カプロラクトンを重合させて得たポリエステル
ポリオールも好ましい。上記ポリオールの分子量は１０
００以下が望ましい。

【００２２】さらに、これらのウレタン樹脂成分には、
適当な触媒、鎖延長剤、架橋剤などの他、難燃剤や熱安
定剤、紫外線吸収剤など、製造されるＦＲＰ製品の種類
に応じて各種の添加剤を添加することができる。

【００２３】触媒としては、トリメチルアミン、トリエ
チルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルフ
ォリン、Ｎ−エチルモルフォリン、１，４−ジメチルピ
ペラジンなどの各種アミン系触媒や、錫アセテート、錫
オクトエート、錫ラウレート、錫マレエート、ジブチル
錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート、鉛オクト
エート、鉛ナフテネート、ビスマスオクトエート、ビス
マスネオデカノエートなどの有機金属触媒が知られてい
る。

【００２４】さらに、鎖延長剤としては、ジエチルトル
エンジアミン、ジメチルチオトルエンジアミンなどの多
価アミン類がある。

【００２５】また、難燃剤としては、トリス−ジクロロ
プロピルホスフェート、トリス−クロロエチルホスフェ
ート、ジブロモネオペンチルアルコール、トリブロモネ
オペンチルアルコールなどである。

【００２６】そして、安定剤としては、ペンタエリスリ
トール−テトラキス（３−（３，５−ジターシャリーブ
チル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネートやオク
タデシル３−（３’，５’ジターシャリーブチル−４’
−ヒドロキシフェニル）プロピオネートなどがある。

【００２７】紫外線吸収剤には、２−（２−ヒドロキシ
−５−ターシャリーブチルフェニル）ベンゾトリアゾー
ル、２’−（２’ヒドロキシ−３’，５’−ジターシャ
リーブチルフェニル）５クロロベンゾトリアゾール、ビ
ス（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジン）
セパケート、４−ベンゾイロキシ−２，２，６，６−テ
トラメチルピペリジンなどがある。

【００２８】またさらに、前記マトリックス樹脂に添加
されてＦＲＰ製品を構成する繊維としては、公知のガラ
ス繊維の他、炭素繊維やポリアミド繊維などが適当に選
択されて用いられる。前記繊維の添加量および繊維の長
さは、製造されるＦＲＰ製品に要求される強度により適
当に決定される。繊維の添加量は、スプレーアップ法に
よって成形型の型面に好適に積層するためには、マトリ
ックス樹脂に対して５％〜４０％で好ましくは１０％〜
２０％である。また、繊維の長さは、１ｍｍ〜４０ｍ
ｍ、好ましくは３ｍｍ〜１６ｍｍである。本実施例では
繊維長約８ｍｍのガラス繊維を用い、マトリックス樹脂
に対して２０％添加している。このように、成形に用い
られる繊維の長さが約８ｍｍであるので、成形型１０の
屈曲部１２の曲率半径Ｒは８ｍｍ以上とされる。

【００２９】

〔マトリックス樹脂の配合〕

（ｐｂｗ） ４４Ｖ２０ （粗ＭＤＩ） １１７ ＰＰ−４００（ポリオキシプロピレングリコール：Ｍｗ＝４００） ２５ Ｄｉｏｌ−７００（ポリオキシプロピレングリコール：Ｍｗ＝７００）１０ ＧＰＥ−２６０ （グリセリンベースのプロピレンオキサイド、 エチレンオキサイド付加物：Ｍｗ＝２６０） ２５ ＰＥ−４５０（ペンタエリスリトールベースのエチレン オキサイド付加物：Ｍｗ＝４５０） ２５ Ｅｔｈａｃｕｒｅ−３００（３，５−ジ（メチルチオ）−２，４ トルエンジアミンと３，５−ジ（メチルチオ）２，６ −トルエンジアミンの４：１ブレンド） １５ 〔添加される繊維〕 ロービングガラス（日本板硝子製マイクロガラスロービング ：ＲＥＲ−２３１Ｘ−ＳＭＤ８５０） ２０％

【００３０】続いて、上記のウレタン樹脂とガラス繊維
とを、スプレーアップ法により、前記成形型１０の製品
成形面１１からフランジ面１３にかけて積層する。 〔試験条件〕 スプレーガン ガスマー社製 ＧＸ−７−４００ プロポーショナー ガスマー社製 Ｈ−３５００ ガラスチョッパー ビンクス社製 Ｋ−５０６（切断長８ｍｍ） スプレーガンの吐出量は１．６ｋｇ／分である。

【００３１】上記の条件で、成形型の型面に厚み約４ｍ
ｍになるまで繰り返し積層して硬化させた後脱型した。
結果を下の表に示す。

【００３２】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明の
ＦＲＰ製品用成形型およびＦＲＰ製品の製造方法によれ
ば、製品成形面からフランジ面にかけて積層される繊維
が成形型の型面に沿って確実に付着する。特に、フラン
ジと製品成形面との間の屈曲部でも、繊維が型面に沿っ
て積層されるのでブリッジの発生が少ない。したがっ
て、硬化速度の速いウレタン樹脂を用いた場合でも、製
品に所期の肉厚を形成し、充分な強度を有するＦＲＰ製
品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるＦＲＰ製品用成形型の
要部を、従来の成形型と比較して示す断面図である。

【図２】一般的なＦＲＰ製品用成形型の斜視図である。

【図３】その３−３線における断面図である。

【図４】スプレーアップ法によるＦＲＰ製品の製造例を
示す断面図である。

【図５】前記法によるＦＲＰの積層状態を示す断面図で
ある。

【図６】ブリッジが形成される状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 成形型 １１ 製品成形面 １２ 屈曲部 １３ フランジ面 Ｒ 曲率半径 Ｌ 繊維長 Ｆ 繊維

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｋ 105:08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 製品成形面の延長上に屈曲部を介してフ
   ランジ面を有し、前記製品成形面からフランジ面にかけ
   てスプレーアップ法により繊維とマトリックス樹脂が吹
   き付けられるＦＲＰ製品用成形型において、 前記屈曲部の曲率半径Ｒを、前記繊維の長さＬに対し
   て、Ｒ≧Ｌとなるようにしたことを特徴とするＦＲＰ製
   品用成形型。
2. 【請求項２】 製品成形面の延長上に屈曲部を介してフ
   ランジ面を有する成形型を用い、該成形型の製品成形面
   からフランジ面にかけてスプレーアップ法により繊維と
   マトリックス樹脂を吹き付け、該樹脂の硬化後脱型する
   ＦＲＰ製品の製造方法において、 前記屈曲部の曲率半径Ｒを、前記繊維の長さＬに対し
   て、Ｒ≧Ｌとなるようにしたことを特徴とするＦＲＰ製
   品の製造方法。