JPS5859825A - 繊維強化プラスチツク成形品の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に７１Ｐという）成形品用芯材に闘５する。さらに詳し
くは、外観がすぐれ、剛性の高いー≠知←？ＲＰ成彫品
を与える芯材に関する。

７１Ｆは通常硬化性樹脂、触媒、各種添加剤および補強
繊織を組合わせた素材から成形される強度の大きい構造
材料であり、比較的軽量でしかも多種多様な成形品に成
形することが可能であるから、自動車、船舶などから浴
槽、浄化槽、さらには平板、波板にいたる広い分野で、
なかでも比較的形状の簡単なものに使用されている。

１Ｆ］Ｋｌ”成形の主な方法としてハンドレイアップ法
、スプレーアップ法、レジンインジエクシ璽ン法（以下
、単にＶＩ法という）で代表される接触圧成形法があり
、これらの方法のうちハンドレイアップ法およびスプレ
ーアップ法は比較的大をの？ＲＰ成形品の製造に適して
いるが、作業能率がわる（て成型サイクルが長いばかり
でなく、硬化性樹脂が硬化する際に生ずる大きな収縮の
ために成形品の平面が平滑にならず、成形品の表面に禎
強繊維が浮き出して外観不良の原因となっている。

他方、マツチドダイ法、８ＭＯ法、ＢＭＯ法などのプレ
ス成形法はハンドレイアップ法、スブレ−アップ法など
の接触圧成形法にくらべて作業能率がよく生産性の高い
成形方法であるが、接触圧成形法にくらべて設備費が高
くつきまた成形できる製品の大きさに限界があるばかり
でなく、硬化性樹脂の硬化時の収縮による成形品表面に
補強繊維が浮き出るという欠点が見受けられる。

このようなＰＲＰ成形注形法かにあって、ＶＩ法はその
他の接触圧成形法にくらべて生産性が高く、また成形品
の両面とも外観が比較的よいという特徴があり、中程度
の量産に適した成形法といえる。

ＶＩ法は一般に雌雄一対のｐｘｐ製などの型を用い、あ
らかじめガラス繊維などの補強＊、ｉｓのプリフォーム
を型内に入れ、型を閉じ、ついで適切な位置に設置され
た注入孔より不飽和ポリエステル樹脂などの硬化性樹脂
を圧入光てん後注入孔に栓をし、低温（たとえば常温〜
約５０°Ｏ）で硬化成形する方法であり、基本的な成形
工程は、（１）Ｉｔの掃除および離型処理（ゲルコート
層の形成も行なうばあいあり）　、（Ｚ）プリフォーム
の充てん（芯材の充てんも含む）、（８）ｌ［閉め、゛
（４）クランプ、（５）硬化性樹脂の注入、（６ン硬化
、（γ）型開き、（８）脱型および（９）後処理（パリ
加工、アフターキュアーなど）からなる。

しかしかかるｖ法は比較的形状が簡単な成形品に限って
適用されているのが現状であり１形状が複雑でしかも比
較的大型の成形品で剛性が要求されるものに適用された
ことはなかった。

しかるに本発明者らは、形状が複雑でしかも比較的大型
のものとしてたとえば車体後部に荷台を有しかつこの荷
台を覆うリヤボデーを有する自動車の各種車体部材を７
１１７製とすべく検討し、これらを前述のごときＸｌＸ
法によって成形することを試みた。

すなわ私第１図は前記自動車のボデーの斜視図であり、
（１）は鋼製のボデ一本体であるが、たとえばレフトサ
イドパネル（２）、ライトサイドパネル（８）、リヤル
ーｙ　（４）　、バックドア（６）、フロントルーｙ　
（ｅ）　、サンルーフ（γ）などの各部材のＦＲＰ化を
試みた。なお（８）および（９〉はウィンドオープニン
グである。

以下、レフトサイドパネル（２）のＦＲＰ化を例にとっ
て説明する。第２図は？ＲＰ製レフトサイドパネル（２
）を表方向から見た斜視図、第３図は裏面方向から見た
斜視図、第４１１！Ｊは第２〜３図の（Ｘ）−（１）線
拡大断面図、第５図は第４図の円（４）部の拡大図であ
る。図面において、（ロ）はＦＲＰ層、（ロ）はガラス
繊維などの補強繊維のプリ７オームテする。（ロ）はレ
フトサイドパネル（２）の表に現われる部分のＰＲＰ　
Ｍ（ロ）の外側に設けられているゲルフート層である。

に）は強度、剛性が要求される部位に配設される芯材で
ある。

前記のごとく車体部材などのばあいは充分な強度、剛性
が要求されるから芯材を挿入してＦＲＰを成形するのが
好ましく、そのばあい軽量化の観点から芯材として樹脂
発泡体が用いられる。

しかしＩＦＲＰ成形品をφ法によって成形するばあいに
芯材を挿入するとつぎのどとき問題が生じた。すなわち
、第５図に示されるごとく芯材（ロ）を挿入する部位で
は芯材に）がＦＲＰ層（ロ）でサンドウィッチされた構
造となるが、芯材（２）の上下のＦＲＰ層０１ａ）　、
（１１ｂ）が合して１つのｙＩＩｙ層（１１ｏ）になる
部位（ロ）の成形品表面にヒケ（ロ）が発生するという
問題である。その原因は、ｙｖ’ｘ＊による成形のばあ
いは下型にゲルフート層（至）を形成し、そのう木に補
強繊維のプリフォーム（１２ａ）、（１２ｋ）および芯
材に）をセットしたのち下型と１瓢な閉じ、硬化性樹脂
を注入して威岸するのであるが、プリフォーム（１２ｍ
）、（１２ｂ）は長さ５０１ｍ！１程度の短かいガラス
繊維などをバインダーにより結着したものであるので、
曲率半径が小さなコーナ一部位に合致した形状のものが
えられがたく、また型にこのプリフォームをセットする
ばあいに前記のごとく精度がよくないので適正な位置か
らずれ、そのためとくに前記のｙｎｒ層が合する部位に
）に樹脂のリッチな部位（ロ）が生じることになる。樹
脂のリッチな部位（ロ）が生じると該部位には補強繊維
が存在しないので、補強繊維で強化された部位が２〜３
％しか硬化収縮しないのに対して５〜１０％も収縮し、
そのため成形品表面にヒケに）が発生する。

表面にヒケに）が発生した成形品は外観が重要視される
車体パネルなどとしては側底使用できない。さらに樹脂
のリッチな部位αηが生じると前記のごとく補強繊維で
強化された部位との間の硬化収縮率の差が大きいので、
内部クラックが発生し、その部位の強度が低下する。

その対策としてはプリフォーム（１２＆）　、（１２ｂ
）を７１７層が合する部位（ロ）で芯材（１４Ｊの形状
に極力沿うように成形することが考えられるが、それで
もなお、ガラス繊維などの補強繊維の性質上樹脂リッチ
部位の発生およびそれに起因するにヶおよび内部クラッ
クの発生はさけられない。

しかるに本発明者らは前記の問題点が用いる芯材の形状
を特定のものにすることによって解決しうるというまっ
たく新たな知見をえ、本発明に到達した。

すなわち本発明は、レジンインジェクション発泡体から
なる芯材であって、該芯材の上下の７ＲＰ層が合して１
つの７１７層になる部位に後者の７１７層の延長方向に
突出するヒレ部を有することを特徴とするＴＲ１’成形
品用芯材に関する。

つぎに図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第６図は前述のレフトサイドパネル体）の第５図に対応
する部位における芯材の断面形状を示すものである・■
は本発明の芯材であり、該芯材（２）は７ＲＰ層（１１
＆）　、（１１１１）が合して１つのＩＦＲＰ層（Ｈａ
）になる部位（ロ）に該７１７層（１１６）の延長方向
に突出するヒレ部に）を有する。このヒレ部−は第５ｖ
！Ｊにおける樹脂がリッチな部位（ロ）の所に位置し、
補強繊維のプリフォーム（１２ａ）　、（１２ｂ）が該
ヒレ部に）の形状に沿って配設されるため、樹脂のリッ
チな部位が生ぜず、その結果ヒナおよび内部クラックが
発生せず、外観および強度のすぐれた７１Ｆ成形品かえ
られる。

本発明において、ヒレ部に）の形状はＩＦＲＰ　層（１
１＆）　、（１１ｂ）のそれぞれが、それらの合する部
位に）においても厚さが均一になるようにＩＦＲＰ成形
品の外形形状に沿った断面形状とするのが好ましく、こ
れにより樹脂のリッチな部位の発生がより一層完全に防
止される。ヒレ部に）をかかる形状にするにはヒレ部（
２）の先端の位置をつぎのごとくするのが１つの目安と
なる。すなわち第７図において、芯材■をサンドウィッ
チするＰＲＰ層（１１ａ）、（１ｉｂ）のうちの一方（
１１ｍ）の外面とＩＦＩＩＰ層（ｉｉａ）　、（１１ｂ
）が合して延長する７１７層（１１ｏ）の外面とが連続
して同一平面（２）を形成し、７ＲＰ層（１１ｂ）が傾
斜してＩＦＲＰ層（１１ｏ）に交わるばあい（第７図の
左側部分）、ヒレ部に）の先端が、７１７層（ｉｉｂ）
の傾斜部分の外面の一般平面に）と７１７層（１１ａ）
の裏面の一般平面に）とが交わる交Ｍに）から前記ＦＲ
Ｆ層（１１ａ）とＩＦＲＰ層（１１ｏ）とが形成する平
面−に下した垂直面（ロ）より７１７層（１１ｃ）の延
長方向に出るようにすればよい。またＩＦＲＰ層（１，
１ｍ）、（１１ｂ）がともに所要（Ｉｌｏ）に傾斜して
交わるばあい（第７図の右側部分）、ヒレ部に）の先端
が、７１７層（１１＆）の傾斜部分の外面の一般平面に
）とＩＦＲＰ層（１１ｏ）の外面の一般平面一とが交わ
る交ＩＩ−と、ＩＦＲＰ層（１１ｋ）の傾斜部分の外面
の一般平面Ｇ９とＰＲＰ層（１１ｏ）の裏面の一般平面
（至）とが交わる交ｍｃｉとを結ぶ面（財）−よりＩＲ
Ｐ層（１１ａ）の延長方向に出るようにすればよい。

さらに本発明の芯材によるときは成形品の表面に段差が
発生するのが容易に防止される。第８図に示されるごと
きヒレ部のない芯材に）を用いて成形品の表面側の、芯
材（ロ）のある部分のＩＦＲＩ’層（１１ｍ）とＩＦＲ
Ｐ層（１１ｏ）とが同一平面を形・成する成形品をえよ
うとするばあい、’１！ＢＰ層＜１１ｍ）よりＩＦＲＰ
　Ｊｌ　（１１ｏ）　カｔｐＱ　ｒ）　厚イト第９　Ｆ
Ａに示されるごとく段差（８）が生じる。段差（ｆ９）
が生じるのは、ＩＦＲＰ層（１１ａ）および？Ｒｐ層（
１１ｏ）の硬化収縮はそれぞれそれらの層の中心面（４
１ａ）および（４１ｏ）を中心にして起るが、ＦｊＲＰ
層（１１＆）と７ＲＰ層（１１＋）との厚さが異なり、
それらの硬化収縮の中心面（４１ｍ）と中心面（４１ｅ
）とがずれているためであり、段差（Ｓ）の大きさは中
心面（４１ａ　）を基準にとると式： （式中、Ｘ　ＧｉＩＦＲＰ層の硬化収縮率（４）、Ｔ＆
およびＴｏはそれぞれ硬化収縮前の１ＢＰ層（Ｉｌｍ）
の厚さくｍｍ）およびＩＰＲＰ層（１１ｏ）の厚さくａ
ｍ）である）で表わされる。

この段差を少なくするためにはＩＰＲＰ層（１１ａ）の
厚さくＴ＆）とＩＰＲＰ層（１１ａ　）の厚さくＴｏ）
との差をできるだけ小さく、好ましくはＴａ＝Ｔｃとす
ればよいが、そうすると第１０図に示されるごとくヒケ
に）の発生がはなはだしくなる。

しかるに本発明のヒレ部（財）を有する芯材（ｉ！υを
用いるときはとケに）の発生を防止しながら段差（Ｓ）
を肉ｉｉｉ察ではわからない程度に小さくできる。すな
わち第７図に示されるごとく、本発明の芯材に）を用い
るばあいは、ヒレ部−が前述のごと（ＦＲＰ層（１１ｏ
）の方向に突出しているので、ＩＰＲＰ層（１１ａ）の
厚さく’ｌ’ａ）をＩＰＲＰ層（１１ａ）の厚さくＴｃ
）に近づけてもヒケに）が発生する惧れがなく、したが
って７ＲＰ層（１１＆）の厚さく丁ａ）をＩＰＲＰ層（
１１・）の厚さに極力近づけることができる。しかして
本発明において番ま段差（８）を極力小さくする観点か
ら、ヒレ部（２）の先端が、１ＰＲＰ層（１１ｏ）の厚
さ方向において、該先端と７ＲＰ層（１１ａ）の外面〔
ゲルコート層に）が設けられる方の面〕の一般平面に）
との距離（Ｄよ）と該先端とＩＰＲＰ層（１１ｏ）の裏
面の一般平面に）との距離（Ｄ２）とが少なくともＤ１
力Ｊ！　≧Ｉ　Ｓなかんづ（ｐｌ、／’）−≧２なる関
係を満足するような位置にくるように芯材■の形状を設
計するのが好ましい。

本発明の芯材の材質としては樹脂発泡体であればとくに
制限されず、たとえばポリウレタンフォーム、アクリル
樹脂発泡体などが用いられる。

本発明の芯材を用いてＶＩ法により７１Ｆ成形品をつる
には常法によればよい。

たとえば、ＩＰＲＰ　Ｍ＃（ロ）の形成に用いる硬化性
樹脂としては、たとえば不飽和ポリエステル樹脂、エポ
キシ樹脂、エポキシ−７クリレート樹脂、ジアリルフタ
レート樹脂などがあけられ、とくに不飽和ボ１）、エス
テ〃樹脂が好ましく用いられる。不飽和ポリエステル樹
脂における不飽和ポリエステルトシてはエチレンゲルコ
ール、プ四ピレングリコールなどの多価アルコール成分
ト無水マレイン酸、フマル酸、これらと７タル酸の混合
物などの多塩基酸成分とを縮重合したものなどがあげら
れ、架橋用モノマーとしてはスチレンなどがあげられ、
硬化剤としてはメチルエチルケトンパーオキサイド、ベ
ンゾイルパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサ
イド、クメンへイド璽パーオキサイドなどがあげられる
。その他す７テン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、オ
クシエ酸バナジウム、ナフテン酸銅などの促進剤を適宜
用いてもよい。

プリフォーム（ロ）に用いる補強繊維としてはガラス繊
維、炭素繊維、石綿、セラ之ツクス繊維、金属繊維など
の無機繊維や動植物繊維、合成繊維などの有機繊維があ
げられ、とくにガラス繊維が好ましい。これら補強繊維
はプリフォームの形態以外の各種マット、各種クヮスな
どの形態で使用してもよい。

ゲルコート層（至）の形成に用いる硬化性樹脂としては
、たとえば不飽和ｇ　リエステル樹脂が用いられ、不飽
和ポリエステルとしてはエチレングリコール、プ菅ピレ
ングリコールなどの多価アルコール成分ト無水マレイン
酸、７マＡ［、これらとイソフタル酸との混合物などの
多塩基酸成分とを縮重合したものがあげられ、架橋用モ
ノマー１硬化剤などは？ＲＰ層（ロ）用の不飽和ポリエ
ステル樹脂におけるものと同様なものが用いられる。ゲ
ルコート層に）の厚さは０．３〜０．６１１１！ＩＩ程
度が好ましく、外観の美しい成形品かえられる。

前□記においては本発明の芯材を車体後部に荷台を有し
かっこ−の荷台を覆うリヤボデーを有する自動車におけ
るレフトサイドパネル（２）に適用するばあいを例にと
って説明したが、本発明の芯材は同様にライトサイドパ
ネル（３）、リヤルーフ（４）、バンクドア（５）、フ
ワントルー７（６）、サンルーフ（γ）などの部材にも
適用できるものであり、さらにその他各種の自動車部品
、浴槽などの日常生活用品、ボートなどのレジャー用品
などにも適用しうるちのである。

つぎに実施例および比較例をあげて本発明の詳細な説明
する。

実施例 第６〜７図に示される断面形状を有する硬質ポリウレタ
ンフォームの芯材シρを用い、第２〜６図に示される形
状を有するレフトサイドパネル（２）をＲ／工法により
成形した。

プリフォーム型にガラス繊維（繊維径１０ｐ。

繊維長約５０ｍ）を不飽和ポリエステル樹脂（エチレン
グリコール、無水マレイン酸および無水フタル酸からえ
られた不飽和ｆ’Ｊエステル１００部（重量部、以下同
様）、スチレン３０部、メチルエチルケトンパーオキサ
イド１部からなるもの）とともに吹付けてガラス繊維の
プリ７オーＡシー、（１＆）を作製した。

？ＲＰ製の下型に不飽和ｌリエステｔｔｔ脂＜−チレン
グリコール、無水マレイン酸およびイソフタル酸からえ
られた不飽和ポリエステル１００都電スチレンｇｏ部、
メチルエチルケトンパーオキサイド１部、ナフテン酸コ
バル）０・５部からなるもの）をスプレー塗布して厚さ
０４ｍ＋のゲルコート層（至）を形成した。

ついでゲルコート層（ロ）のうえに前記プリフォームμ
荀、芯材■およびプリフォーム（１ｇｂ）をセットした
のち下型と上型を閉じ、注入孔より不飽和ポリエステル
樹脂（プリフォームの作製に用いたものと同じもの）を
６≠−の注入圧で注入し、３０分経過後離型し、７０　
’Ｇ　Ｘ　５ｈｒの条件でアフターキエ了してＩＲｒ製
レフトサイドパネル（２）をえた。

えられた製品においてはとケ、段差および内部クラック
の発生がまったく認められなかった。

比較例 芯材Ｑρにかえて第５図に示され断面形状を有する硬質
ポリウレタンフォームの芯材に）を用いたほかは実施例
と同様にしてレフトサイドパネル（２）を作製した。

えられた製品においてはヒケおよび内部クラックの発生
が認められた。

【図面の簡単な説明】

第１図は車体後部に荷台を有しかつこの荷台を覆うリヤ
ボデーを有する自動車のボデーの斜視図、第２図および
第３図はＦＲＰ製レフトサイドパネルをそれぞれ表方向
および裏方向から見た斜視図、第４図は第２〜３図の（
３）−（３）線拡大断面図、第５図は第４図の一部拡大
図、第６〜７図は本発明の芯材の断面形状の一実施態様
を示す断面図、第８〜９図は従来の芯材を用いたばあい
ＩＦＲＰ成形品の素面に段差が生じる様子を示す説明図
、第１０図は前記段差をなくすようにするとヒケが発生
する様子を示す説明図である。 （図面の主要符号） （２）：レフトサイドパネル （ロ）、（１１＆入 （１１１））、（１１０）　Ｓ　ＶＲＰ層（ロ）、ｃ１
２ｈ）％ （１２１））　ニブリフォーム （ロ）ニゲルコート層 学１）：芯　材 ■：ヒレ部 才１図 第２図 ― 才３図 才４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　レジンインジェクシ璽ン法により繊維強化プラスチ
   ックス成形品な成形する際に用いる樹脂発泡体からなる
   芯材であって、該芯材の上下、；ｉｓｔｍ強化プテスチ
   ックス層が合して１つの繊維強化プラスチックス層にな
   る部位に後者の繊維強化プラスチックス層の延長方向に
   突出するヒレ部を有することを特徴とする繊維強化プラ
   スチックス成形品用芯材。