JPS60244510A - プラスチツク成形品の製造方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は軽量発泡部材の外表面に繊維硬化プラスチッ
クを積層して硬化させたプラスチック成形品の製造方法
、特に軽量化ステアリングホイールの繊維強化プラスチ
ツク製リムなどに適したプラスチック成形品の製造方法
に関するものである。

〔従来技術〕

第１図は軽量化ステアリングホイールの正面図。

第２図はそのＡ−Ａ断面図であり、図において、（１）
はリム部、（２）はスポーク部、（３）はリム部（１）
を構成する保形部材としての硬質ウレタンフオーム材な
どからなるリング状の軽量発泡部材、（４）は軽量発泡
部材（３）の外周に積層されたガラス繊維やカーボン繊
維などの繊維で強化され、エポキシ樹脂などの熱硬化型
樹脂をマトリックスとした繊維強化プラスチックで、リ
ム部（］）の強度部材となる。（５）は外層モールド部
である。上記の軽量化ステアリングホイールは、従来の
リム部（１）の芯金部およびスポーク部（２）が鉄等の
金属で構成されているステアリングホイールが固有振動
数が低く、高速走行時の操作性が悪いため、操作性を向
上させるために、剛性を落すことなく軽量化して固有振
動数を高めたものであり、ステアリングシャフト軸から
最も離れ、固有振動数を高めるのに最も効果のあるリム
部（１）を軽量化している。

次にリム部（１）の製造方法について説明する。

リング状の軽量発泡部材（３）は、硬質ウレタンフオー
ムを発泡機から型に注入して成形し、次に軽量発泡部材
（３）の外表面にガラス繊維やカーボン繊維などの強化
繊維にエポキシ樹脂やポリエステル樹脂などの熱硬化性
樹脂をウェットの状態で積層して脱泡し、かつ外表面の
全面を均一な厚みにするために金型に入れ、加圧、加熱
して硬化させ、薄膜でかつ強度のある繊維強化プラスチ
ック（４）を成形する。繊維強化プラスチック（４）は
、ウェットな状態で積層するのでなく強化繊維に樹脂を
あらかじめ含浸させ、半硬化状態にしたプリプレグテー
プをワインディング工法等で軽量発泡部材（３）に積層
し、金型に入れ加圧、加熱して硬化させる場合もある。

最外層の外層モールド部（５）はゴム、塩化ビニル樹脂
等を低圧または高圧注型により成形する。

従来の製造方法においては、繊維強化プラスチック（４
）の加圧硬化の際、軽量発泡部材（３）が圧縮強度が低
いため、金属性の金型面での充分な加圧ができず、繊維
強化プラスチック（４）の積層内に気泡が多く残存し１
強度が著しく低下するという欠点があった。また、軽量
発泡部材（３）の形状を大きくして加圧力を与えようと
すると、金型の当る上下部のみが加圧されて軽量発泡部
材（３）が変形し、成形後製品形状が変形したり、また
軽量発泡部材（３）が破損し、成形後硬化して強固にな
った繊維強化プラスチック（４）のリング体の中に破損
部が残り、振動時の異音発生の原因となる欠点があった
。さらに金型の合せ部に繊維強化プラスチック（４）が
はみ出すという欠点があり、このはみ出し部を切断して
リング形状にすると、強化繊維を切断してしまい、著し
い強度劣下を生じ。

製品機能がなくなるという欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去する目
的でなされたもので、軽量発泡部材の外表面に繊維強化
熱硬化プラスチックを積層した積層体を金型内で加熱硬
化する方法において、前記積層体の寸法以下の寸法の凹
部を有するようにシリコンゴムにより成形された加圧部
を金型に設け、前記積層体を前記凹部に挿入して加熱、
加圧し硬化することにより、金型とシリコンゴムの加熱
時の、体積膨張時の差を利用して繊維強化熱硬化プラス
チックを均一に加圧して硬化させることができるプラス
チック成形品の製造方法を提供するものである。

〔発明の実施例〕

μ下、この発明の一実施例を図について説明する。第３
図はこの発明の一実施例における金型の平面図、第４図
はそのＢ−Ｂ断面図、第５図は加圧部の成形状態を示す
金型の断面図、第６図は加圧部の取付状態を示す金型の
断面図であり、図において、第１図および第２図と同一
符号は同一または相当部分を示す。（６）は軽量発泡部
材（３）の外表面に積層されたウェットまたはプリプレ
グの状態の繊維強化プラスチック（４）を加圧硬化させ
るための熱膨張係数の小さい材料たとえば鉄鋼製の金型
、（７）は繊維強化プラスチック（４）の外表面全体に
均一に接触するように、上下の金型（６）の合せ面（８
）側に設けたリング状の凹部（９）に充てんされた熱膨
張係数の大きい常温硬化型シリコンゴム（ＲＴ　Ｖ）（
１０）からなる加圧部、（１１）は上下の金型（６）を
押しつけて加熱し、シリコンゴム（ＲＴＶ）（１０）の
加熱時の膨張力による金型の浮きを抑える加熱プレス部
である。（１２）は保持ピン（１３）により金型（６）
の凹部（９）の中央に保持され、断面がリム部（１）に
積層された繊維強化プラスチックの芯金である。

まず、シリコンゴム（ＲＴＶ）（１０）による加圧部（
７）の形成は、第５図に示すように、芯金（１２）を上
下の金型（６）の四部（９）に保持ピン（１３）により
中空に保持し、金型（６）に設けた注入口（１４）から
常温硬化タイプのシリコンゴム（ＲＴＶ）（１０）を注
し、金型（６）の合せ面（８）に平行にシリコンゴム（
ＲＴＶ）（１０）にカッターナイフ等で切り込みを入れ
て芯金（１２）を取出し、脱型した金型（６）の凹部（
９）に接着剤を塗布して、脱型したシリコンゴム（ＲＴ
Ｖ）（１０）をはめ込み、強固に接着させて、第６図に
示すように、上下の加圧部（７）を形成する。

リム部（１）に積層された繊維強化プラスチック（４）
の加圧硬化は上記の金型（６）を使用し、シリコンゴＡ
　（ＲＴ　Ｖ）（１０）テ成形され金型（６琵部（９）
ニ設けられた上下の加圧部（７）を開き、リング形状め
軽量発泡部材（３）に繊維強化プラスチック（４）を積
層セット時、金型（６）を閉じても、上下の金型（６）
の合せ面（８）の間に繊維強化プラスチックのはみ出し
は発生しない。次に上下の金型（６）を加熱プレス部（
１１）で押しつけ加熱する。金型（６）は熱膨張係数の
低い材質（たとえば鉄鋼の場合、αＭ−１，１ｘ　ｌｏ
−””ｃ）で作られているので、硬化温度がｔ＝１００
〜１８０℃になっても、金型（６）の凹部（９）のキャ
ビティーＶＭＴは常温時のキャビティーＶＭＯとしたと
き、ＶＭｒ＝（１＋３ｃＢｔ）　トなり、昇温か１２０
℃としてもＶＭｒ＝１，００３６Ｖｉ＋ｏとなり、　０
．３６％のキャビティー増加でしかない。一方シリコン
ゴム（ＲＴＶ）（１０）は熱膨張係数がαＲ＝１．８〜
２．７×１０−　’　／　℃と高く、加圧部（７）の容
量増加は常温時の容量をＶＲＯとし、（ＥＲ＝２．７Ｘ
１０−’／℃とすると、フリー膨張時の容量ＶＲＴはＶ
ＲＴ＝１．０９７ＶＲＯとなり、９．７％の容量増加と
なって、容量増加率が金型（６）に比較して大きく、金
型（６）の凹部（９）に加圧部（７）を膨張させること
なく閉じ込めるので未硬化のリング状の繊維強化プラス
チック（４）に加圧力を生じ、かつ加圧部（７）の断面
厚みを均等にし、全周を金型（６）の金属で遮蔽するこ
とにより、均一の加圧力を繊維強化プラスチック（４）
全面に与えることができる。加圧力は芯金（１２）の寸
法ｄ２を変化させることにより自由に設定でき、加熱時
に軽量発泡部材（３）の圧縮強度以下の加圧力を設定す
ることができる。一方軽量発泡部材（３）を硬化ウレタ
ンフオームのような独立気泡の発泡体を使うことにより
、加熱時に繊維強化プラスチック（４）の内部から膨張
加圧し、ウェット成形時に内部に残存していた気泡やプ
リプレグ積層間の気泡を金型（６）の合せ面（８）がら
脱泡し、均一な厚みをもち、完全に脱泡された強固なリ
ング形状の繊維強化プラスチック（４）を成形すること
ができる。

なお、上記実施例では成形品としてそめ断面が丸形のリ
ング形状のものを説明したが、断面が角形でもよく、ま
たリング形状でなく、枠体状のものでも製造可能であり
、上記実施例と同様の効果を奏する。また軽量発泡部材
としては、硬質ウレタンフオームのほかに、独立気泡を
有するポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、
塩化ビニル樹脂、ユリア樹脂、またはシラスバルーンで
あってもよく、上記と同様の効果を奏する。

以上のように、この発明によれば軽量発泡部材直径をも
つシリコンゴムの加圧部に積層体をセットして加熱加圧
硬化するようにしたので、金型の合せ面での繊維強化プ
ラスチックのかみ込みがなくなり、加圧部の厚みを均一
にすることにより未硬化リング体に全外表面に加熱時に
均一に加圧でき、加圧力も加圧部の断面直径を変えるこ
とにより任意に設定でき、軽量発泡部材により加熱時に
繊維強化プラスチックの内部より膨張圧を与えて、気泡
を脱泡させ、薄肉で均一な厚みをもち、強固な軽量積層
体からなるプラスチック成形品が成形でき、型の製作も
簡便で安価であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は軽量化ステアリングホイールの正面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図はこの発明の一実施例
における金型の平面図、第４図は第３図のＢ−Ｂ断面図
、第５図は加圧部の成形状態を示す金型の断面図、第６
図は加圧部の取付状態を示す金型の断面図である。 各図中、同一符号は同一または相当部分を示しく】）は
リム部、（２）はスポーク部、（３）は軽量発泡部材、
（４）は繊維強化プラスチック、（５）は外層モールド
部、（６）は金型、（７）は加圧部、（８）は金型の合
せ面、（９）は凹部、（１０）はシリコンゴム（１１）
は加熱プレス部、（１２）は芯金、（１３）は保持ピン
、（１４）は注入口、　（１５）は加圧部凹部である。 代理人　大　岩　増　雄 第１図 第３図 第４図 第５図 ｎ 第６図 手続補正書 １．事件の表示　特願昭５９−９９９９６号２、発明の
名称　プラスチック成形品の製造方法３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ５、補正命令の日付　自　発　補　正 ７、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 （２）明細書第５頁第１２行および第７頁第１行、「下
」を［上」に訂正する。 （３）同第１０頁第１０行、「小さ」を「大き」に訂正
する。 ２、特許請求の範囲 （１）軽量発泡部材の外表面に繊維強化熱硬化プラスチ
ックを積層した積層体を金型内で加熱硬化する方法にお
いて、前記積層体の寸法以上の寸法の凹部を有するよう
にシリコンゴムにより成形された加圧部を金型に設け、
前記積層体を前記四部に挿入して加熱、加圧し硬化する
ことを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。 （２）軽量発泡部材が独立気泡を有する硬質ウレタンフ
オーム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
、塩化ビニル樹脂、ユリア樹脂、またはシラスバルーン
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプ
ラスチック成形品の製造方法。 （３）　ｍ維強化熱硬化プラスチックがガラス繊維また
はカーボン繊維で強化され、エポキシ樹脂をマトリック
スとしたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項または第２項記載のプラスチック成形品の製造方法
。 （４）シリコンゴムが常温硬化シリコンゴムであること
を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
わかに記載のプラスチック成形品の製造方法。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）軽量発泡部材の外表面に繊維強化熱硬化プラスチ
   ックを積層した積層体を金型内で加熱硬化する方法にお
   いて、前記積層体の寸法以下の寸法の凹部を有するよう
   にシリコンゴムにより成形された加圧部を金型に設け、
   前記積層体を前記凹部に挿入して加熱、加圧し硬化する
   ことを特徴とするプラスチック成形品の製造方法。
2. （２）軽量発泡部材が独立気泡を有する硬質ウレタンフ
   オーム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン
   、塩化ビニル樹脂、ユリア樹脂、またはシラスバルーン
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプ
   ラスチック成形品の製造方法。
3. （３）　ｌｌ１ｔ維強化熱硬化プラスチックがガラス繊
   維またはカーボン繊維で強化され、エポキシ樹脂をマト
   リックスとしたものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のプラスチック成形品の製
   造方法。
4. （４）シリコンゴムが常温硬化シリコンゴムであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れかに記載のプラスチック成形品の製造方法。