JPS6087018A - 繊維強化プラスチツクの圧縮成形用素材 - 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】 繊維強化プラスチックは比強度、その他の物性に優れて
いるため、汎く利用されており、対象品に従って各種の
成形法が採用されている。

この内、塊状の複雑形状成形品は主として射出成形によ
っているが、繊維の含有率は通常６０％以下に制約され
るため、成形品の強度、その他の物性の範囲も制約され
る。また長繊維を成形品中で有効に活用できない欠点が
ある。

このような欠点を除去するために、巣に本発明者等は、
未硬化の繊維強化プラスチックの素材な閉塞した金型内
に配置して加圧成形し、金型温度を制御してプラスチッ
クの硬化反応を完了する繊維強化プラスチックの成形方
法を提案した。

本発明はこのような繊維強化プラスチックの成形方法に
適した素材を提供することを目的として提案されたもの
で、繊維に樹脂を含浸させたタックフリー状の材料より
成形された円柱、角柱、円筒等の連続断面体の外周等の
所要の部分に高繊維密度層を配設したことを特徴とする
ものである。

本発明に係る繊維強化プラスチックの圧縮成形用素材は
、繊維に樹脂を含浸させたタックフリー状（所謂Ｂステ
ージ）にしたものを、予め円柱、角柱−円筒等の連続断
面体に成形して構成されているので、他の成形法、例え
はシートモールディングコンノミランド、バルクモール
デイングコウ！ソウンド或いはレイアップ法等によるも
のに比較して素材に対する気泡の混入が少なく、強度等
物性が向上し、品質のバラツキが少なくなる。

而して前記素材を用いて圧縮成形を行なうと流動距離が
短いことによって、通常の圧締」成形法に比して小さな
力で円滑に流動変形させることができ、従って複雑な形
状の成形品を精度よく成形でき、繊維含有量の多い累月
での成形が可能となり、パリの発生が少なくなり、ｖＪ
別歩留りが良好である。また空孔の少ない羽村を使用で
きるので、成形品の空孔も少なくなり、優れた物性を有
する成−形品が得られる。

更に本発明においては、熱硬化性樹脂より成形された前
記円柱、角柱、円筒等の連続断面体における外周、内周
面等、強度の要求される所要の部分に高繊維密度層が配
設されているので強度、剛性が向上し、また耐摩耗性等
の物性が強く表われ、成形品の物性が向上する等、本発
明は多くの利点を有するものである。

以下本発明を図示の実施例について説明する。

第１図及び第２図に示すｇ！紹強化プラスチックの圧縮
成形用累月（２）は、内部がプラスチックスのマトリッ
クスで半硬化状に成形された円柱状の短繊維含有部（２
α）と、外周にこのプラスチックスマトリックスと同質
の樹脂が含浸された長繊維層（２１）より構成されてい
る。このとき、長繊維は外周に或角度をもって巻付けら
れているが、この巻付角は圧縮成形時の軸方向圧縮量と
、周方向膨出量との関係より成形後成形品の表層で長繊
維が出来るだけたるみのない姿で成形されるように適切
な角度に調整される。

第６図及び第４図は前記素材の他の実施例を示し、素材
（３）の外周面に配設された樹脂の含浸された長繊維層
が（３ｈ）Ｃ３０）の２層で形成され、巻付角が互に逆
方向とされたものである。また第２６図に示す素材（８
）は外周に樹脂の含浸された長繊維の筒状編組品（８α
）を配設したものである。

第５図及び第６図は前記床材の他の実施例を示し、織布
や不織布マット、抄紙品等をテープ状に切断して樹脂を
含浸させた条片（４α）をプラスチックスのマトリック
スで半硬化状に成形された円柱状の短繊維含有部（２ａ
）の外周に巻付けて累ね（４）を形成したものである。

第７図は第６図に相当する助−１ｆ図で・あるか、円柱
状の短繊維含有部（２ｃＬ）の外周には樹脂な含浸させ
た条片（４α）Ｃ４ｂ）が２層に巻伺り−られておる。

巻付は方向は例えば互に逆方向とされている。

第８図に示す素材（５）はプラスチックスのマトリック
スで半硬化状に成形された円筒状の短繊維含有部（２０
α）に樹脂の含浸された長繊維層または織布や不織布マ
ット、抄紙品等をテープ状に切断して樹脂を含浸させた
高繊維密度層を例えば（５α）。

（５ｂ）の如く２層に配設したものである。第９図は円
筒状の短繊維含有部（２０α）の内、外周部に樹脂の含
浸された高繊維密度層（６α）Ｃ６ｈ）を配設したもの
である。

第１０図に示す素材（７）はプラスチックスのマトリッ
クスで半硬化状に成形された角柱状の短繊維含有部（２
１α）の外周部に樹脂の含浸された長繊維ｉ（７α）を
配設したものである。

ここで長短繊維やテープ状に切断された織布、不織布マ
ット、抄紙品等の繊維羽質は縦索、ガラス、金属、セラ
ミック等の無機質およびアラミド系に代表される有機質
繊維並に各種のホイスカー等が使用され、長繊維やテー
プの配列、層数は成形性、使用目的に応じて夫々選択さ
れる。

一方マトリックスとしてのプラスチックは熱硬化性樹脂
の例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂ポリイ
ミド系樹脂、ビニルエステルｍｆｋ、フェノール樹脂等
が利用できる。

素材段階としてはマトリックスのプラスチックは、その
種類によって半硬化のＢステージ、または増粘剤の添加
により成形に適当な流動性を残した状態とする。更にま
た安定剤、硬化促進剤、離形剤、着色剤、充填材等は必
要に応じて添加する。

以上の説明では、芯材はプラスチックスのマトリックス
で半硬化状に成形された短繊維含有部より成るものとし
て説明しているがこれは短繊維を含有しない樹脂そのも
のでもかまわな（・。

第１１図及び第１２図は第１６図に示した平歯車（１）
の成形工程を示し、Ｍ（４０１は上下金型で、両型間に
成形用空隙６（Ｉｔが設けられている。また輪）Ｃ０は
上下ポンチである。

而して第１１図に示すように上金型（至）と下金型（４
ｆ）との間に前記第１図に示した素材（２；を配置し、
この状態で両金型Ｃ３０）（４ｉに力を加えて閉塞状態
とし、上部ポンチ６０）及び下部ポンチｆｆＯ＋で累月
（２）を加圧して第１２図に示す如く同素材（２）を圧
縮変形させて前記空＠輪内を繊維強化プラスチックで充
満させて平歯車（１）の形状に成形する。

一方前記金型［有］０Ｑは索胴（２）の材質、形状、特
にマトリックスの材質及び成形品形状によって所定の温
度に制御して所定時間保持し、プラスチックの硬化を完
了させ、しかるのち金型を開いて成形品を取出す。

第１４図は前記索胴（２）を使用した平歯車（１）の表
面の繊維配列を説明的に示したもので、（２ｂ）は長繊
維を示すが、実際は素材外周の長繊維は所定厚さで緻密
に配列された状態で成形される。

第１５図は第６図で示される素拐（３）で同様に成形さ
れた平歯車（９）の表面を示し、長繊維（３Ｃ）　、（
３ｂ）が交叉状に表層部に配設される。また本成形品は
第２６図に示される索胴（８）からも同様に得られる。

なお本成形工程では、素拐（２）の代りにテープ状の織
布や不織布マット、抄紙品等を巻付り−た第５図に示し
た素材（４）をも同様に使用することもできる。

第１６図及び第１７図は平歯車のボス部に軸穴を形成す
る場合の成形方法を示し、（５）は円筒形の第８図に示
す繊維強化プラスチック素拐で、同素材（５）を上下金
型（１３）（１４）間に配置し、管状の上下ポンチα５
１（１６）で素材（５）を圧縮するとともに軸穴成形用
軸ａηを下部ポンチ（Ｌ６）の中空部を貫通して上部ポ
ンチａωの中空部に嵌入せしめ、同軸αηによって軸穴
を成形し、軸穴付き歯車（１つを成形するものである。

なお図中α樽は上下金型（１：（ｌ（１４）間に形成さ
れた成形用空隙である。

第１８図は軸穴付き歯車（翅の軸穴をスプラインとした
もので、第９図に示す素拐（６）を使用して、スプライ
ン部にも高繊維密度層を形成して、強度、耐摩耗性を向
上させた例である。

第１９図は金属鞘軸（ハ）が一体成型された繊維強化プ
ラスチツク平歯車（財）、第２０図はキー溝を有する金
属製ブツシュ（ハ）を有する繊維強化プラスブック傘歯
車（２６）、第２１図はキー溝を有する金属製ブツシュ
Ｑ７）を具えた繊維強化プラスチツクカム（ハ）を示し
、これらの場合は図示していないがｉｑ的に第１６図に
示した軸穴成形用軸（ｌでの先端部が入子として繊維強
化プラスチック累月と一体化すると考えればよい。

第２２図及び第２３図は夫々第２４図及び第２５図に示
す如き扁平な成形品Ｃａ　５０）を成形する場合を示し
、上下金型０υ０４内に矩形状の第１０図に示す素材（
７）を配置し、上下ポンチ（財）（ハ）で連続凹面の同
素材（７）を横方向から圧縮して同素材（７）を上下金
型０〃０２間の成形用空隙（至）に充満させ、前記成形
品を成形するものである。なお第２３図において成形品
は第２４図のＡ−Ａ部分に相描する断面部分が示されて
いる。

このように本発明においては＃、相が用前に円柱、角柱
、円筒等の連続断面体に成形されているため、他の成形
法に比較して気泡の混入が少なく、強度等の物性が向上
し、品質のバラツキが少なくなる。

また圧縮成形時、変形させる部分の近傍に力を加えるた
め、通常の圧縮成形法に比して変形させるだめの力が小
さくてよく、従って繊維含有量の多い素材の成形が可能
となる。

また前記連続断面体の外周等、強度の要求される部分に
高繊維密度層が配設されているので、強度、剛性が向上
し、更に耐摩耗性等の物性が強く表われ、成形品の物性
が向上する。

なお以上閉塞金型による成形例について記載したが、通
常の閉塞しない金型についても同様の作用効果がある。

以上本発明を実施例について説明したが、本発明は勿論
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種々の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る繊維強化プラスチックの圧縮成形
用素材の一実施例の斜面図、第２図はその縦断面図、第
６図は本発明に係る素材の他の実施例の斜面図、第４図
はその部分拡大縦１面図、第５図は本発明に係る素材の
他の実施例の製造過程の状態を示す斜面図、第６図及び
第７図は同素材の部分縦断面図、第８図及び第９図は夫
々本発明に係る素材の他の各実施例を示す縦断面図、第
１０図は本発明に係る素材の更に他の実施例の斜面図、
第１１図及び第１２図は夫々前記素材を使用した繊維強
化プラスチックの液圧成形方法の工程を示す縦断面図、
第１６図は前記素材によって成形された成形品の斜面図
、第１４図及び１５図は夫々その部分拡大図、第１６図
及び第１７図は夫々前記素材を使用しだ液圧成形方法の
他の例の工程を示す縦断面図、第１８図乃至第２０図は
矢面図を示す。第２２図及び第２６図は夫々前記素材を
使用した液圧成形方法の更にイｌ！１０例の工程を示す
縦断面図、第２４図及び第２５図は夫々前記素材によっ
て成形された各成形品の斜面図、第２６図は本発明に係
る素祠の更に他の実施例の斜面図である。 （２）・−・素材、（２ｈ）　・・・長繊維層、（３Ｊ
−５１、（３ｂＸ３ｃ）・・・長繊維層、（４）・・・
素材、（４α）＜４６）・・・条片、（５）・・・素材
、（５ａＸ５Ａ）−・・高繊維密度層、（６）−・・累
月、（５ｃＬバ６ｂ）・・・高繊維密度層、（７）・・
・素材、（７α）・・・長繊維層、（８）−・・素材、
（８α）・・・長繊維の筒状編組品復代理人　弁理士　
岡　本　重　文外６名范１０図 鬼１１図 帛１３図 范１２図 児１４図 ′を 光１９図 光２１区 手続補正書（自発） ＩＭＪ和５和平８１月１５日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年特　許　顕部１９５１９４号２、発明の名称
　繊維強化プラスチックの圧縮成形用素材３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 （８２０）三菱重工業株式会社 ４、復代理人 ５、−補正の対象　明　細　書 ６、補正の内容　別紙のとおり ７、補正の内容 明細書中 （１）第２頁第１５行の「バルクモールディングコウパ
ウ」を「／ヘルクモールディングコンパウ」と補正しま
す。 （２）第６頁第４行の「チル樹脂」の次に「、」を加入
します。 （３）第１１頁第４行、第８行及び第１３行の「液圧成
形方法」を「圧縮成形方法」と補正します。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タックフリー状の熱硬化性樹脂より成形された円柱、角
   柱、円筒等の連続断面体の外周、内周表面等、所要の部
   分に樹脂の含浸された高繊維密度層を配設してなること
   を特徴とする繊細強化プラスチックの圧縮成形用素材。