JP2010076373A - 熱硬化性樹脂成形品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】厚肉部の内部に生じるひずみやクラックを抑制することができる熱硬化性樹脂成形品と、その製造方法とを提供する。
【解決手段】熱硬化性樹脂成形品１０では、肉厚が比較的薄い薄肉部１０ｂの厚みをＳ（１〜３０ｍｍ）とすると、厚肉部１０ａの厚みは、たとえば１．２Ｓ〜２０Ｓとされる。そして、厚肉部１０ａでは、ガラス繊維含有量が３０〜８０ｗｔ％程度のＳＭＣ（ａ）１が中心部に積層され、その中心部を取り囲むように、ガラス繊維含有量が１０〜４０ｗｔ％のＳＭＣ（ｂ）２が周辺部に積層されて成形されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱硬化性樹脂成形品およびその製造方法に関し、特に、肉厚の厚い厚肉部を備えた熱硬化性樹脂成形品と、そのような熱硬化性樹脂成形品の製造方法とに関するものである。

種々の樹脂が様々な分野で広く使用されており、その成形法も、射出成形、押出成形および圧縮成形等、多種に富んでいる。射出成形とは、樹脂を溶融して金型に流し込み、溶融した樹脂を冷却して固化する方法であり、押出成形とは、溶融した樹脂をシート状に押し出す方法である。そして、圧縮成形とは、金型内に供給した樹脂をプレスし加圧流動させ成形品形状をかたどる方法である。

繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastic）は、その強度や寸法安定性の観点から広く用いられている樹脂である。ＦＲＰを用いた製法としては、フィラメントワインディング法が挙げられ、この手法では、ガラス繊維の含有量を多くして成形することができることで、優れた機械的強度を得ることができる。一方、フィラメントワインディング法では、形状としては、円筒状、球形が主で回転体に限られ、形状に制限があるという短所がある。

ＦＲＰ用の成形材料の一種であるＳＭＣ（Sheet Moulding Compound）やＢＭＣ（Bulk Molding Compound）を用いた成形方法では、形状に左右されずに成形が可能であることから、これらの成形材料は、多くの用途で用いることができる。特に、ＳＭＣでは、ＢＭＣよりも含有させるガラス繊維長を長くすることができるため、より優れた強度を得ることができる。

また、ＳＭＣは圧縮成形用に開発された材料であり、繊維強化複合材料であるため、材料強度が強く、生産能力に優れ、複雑な成形品を製造することができる特長を有した材料とされる。一方、ＳＭＣを用いた成形では、樹脂の裁断、秤量、離型フィルムの除去、チャージングなど、人手が関与する工程が多いことが短所として挙げられる。

また、ＳＭＣを適用した成形方法では、金型内にＳＭＣのシートをどのように積層するかによって、できあがる成形品の物性に大きく影響を及ぼすことになる。そのため、ＳＭＣのシートのチャージパターン（積層パターン）が重要となり、さまざまなノウハウを要する。

ＳＭＣを適用した成形品は、主に住宅、あるいは、自動車等に用いられる。その特徴としては、鋼板品と比べると、比剛性が高いこと、鋼板品では板金しにくい複雑な形状を比較的容易に形成できること等が挙げられる。

ＳＭＣは、通常、不飽和ポリエステル樹脂に低収縮剤、増粘剤、充填剤、顔料、離型剤、硬化触媒、硬化遅延剤等を添加して混合した不飽和ポリエステル樹脂組成物をプラスチックフィルム上に塗布し、強化繊維に圧着含浸させてシート状とした後、ロール巻きし、室温または加熱下で熟成することにより製造される。

ＳＭＣを適用した成形品は、その成形品の厚さに応じて１枚または２枚以上のＳＭＣのシートを金型に積層して配置し、プレス成形法により所定の形状に高温プレス成形して、金型内にて不飽和ポリエステル樹脂を硬化させることによって製造される。

このようなＳＭＣ等の熱硬化性樹脂を適用した成形品には、硬化時の硬化収縮および冷却による収縮に起因して、内部のひずみ、クラック、表面のヒケ等のさまざまな不良が生じる。このような成形不良のうち、特許文献１には、表面のヒケを抑制する熱硬化性樹脂の成形法として、金型内にＡＢＳ樹脂などからなる中芯材を配し、これに熱硬化性樹脂液を注入し、加熱する際に、熱硬化性樹脂の硬化収縮体積に量に見合った体積膨張量を中芯材に生じさせるとともに、中芯材の膨張と熱硬化性樹脂の硬化収縮とを同期させることによって、成形品表面のヒケを抑制する手法が提案されている。
特開２０００−７９６２０号公報

しかしながら、従来の成形方法では次のような問題点がある。従来の成形方法では、成形品表面のヒケを抑制することができる一方で、内部の樹脂が膨張することによって、表面の樹脂のヒケを抑制するため、内部に過度の膨張が生じた場合には、中心部と表面の間にひずみが生じてクラックに至ることが考えられる。

また、樹脂の肉厚が比較的厚い厚肉部を有する成形品を熱硬化性樹脂を用いて成形する際には、厚肉部の内部（以下「中心部」と記す。）に反応熱が生じる。そして、厚肉であるため熱伝導の遅れが生じて、中心部と表面（周辺部）との間に温度差が生じ、離型後に収縮量の差に起因するひずみが生じることが考えられる。

本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、その目的は、厚肉部の内部に生じるひずみやクラックを抑制することができる熱硬化性樹脂成形品を提供することであり、他の目的は、そのような熱硬化性樹脂成形品の製造方法を提供することである。

本発明に係る熱硬化性樹脂成形品は、熱硬化性樹脂の成形による熱硬化性樹脂成形品であって、相対的に肉厚が薄い薄肉部と相対的に肉厚が厚い厚肉部とを備えている。厚肉部では、中心部に位置する第１部分および第１部分を取り囲むように周辺部に位置する第２部分を含み、第１部分におけるガラス繊維含有量が第２部分におけるガラス繊維含有量よりも高い。

本発明に係る熱硬化性樹脂成形品の製造方法は、熱硬化性樹脂のシートを積層し成形することによって所定の形状に仕上げる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、以下の工程を備えている。金型内に第１のガラス繊維含有量の第１熱硬化性樹脂シートを積層する。第１熱硬化性樹脂シートの所定の領域上に、第１のガラス繊維含有量よりも高い第２のガラス繊維含有量の第２熱硬化性樹脂シートを積層する。所定の領域の側方に位置する第１熱硬化性樹脂シートの他の所定の領域上に、積層される第２熱硬化性樹脂シートの厚み方向端面を隠す態様で、第１のガラス繊維含有量の第３熱硬化性樹脂シートを積層する。それぞれ積層された第２熱硬化性樹脂シートと第３熱硬化性樹脂シートを覆うように、第２熱硬化性樹脂シートおよび第３熱硬化性樹脂シート上に、第１のガラス繊維含有量の第４熱硬化性樹脂シートを積層する。金型を閉じて、積層された第１熱硬化性樹脂シート〜第４熱硬化性樹脂シートを所定の温度と圧力のもとで加圧することにより、所定の形状に成形する。所定の形状に成形された成形品を金型から取出す。

本発明に係る熱硬化性樹脂成形品によれば、厚肉部の中心部にガラス繊維含有量が相対的に高い第１部分を配置し、その第１部分の周囲を取り囲むようにガラス繊維含有率の相対的に低い第２部分を配置することによって、反応熱が生じる中心部の線膨張係数が、周辺部の線膨張係数に対して相対的に小さくなる。これにより、厚肉部の中心部に反応熱が生じて、中心部と表面との間に温度差が生じたとしても、型開き以降に生じる第１部分と第２部分との収縮量の差を相殺することができる。その結果、成形品の内部ひずみを低減させて、クラックを抑制することができる。

本発明に係る熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、成形品の中心部に対応する位置に第２熱硬化性樹脂シートが積層され、その第２熱硬化性樹脂シートの周囲を取り囲むように、第１熱硬化性樹脂シート、第３熱硬化性樹脂シートおよび第４熱硬化性樹脂シートが積層される。第２熱硬化性樹脂シートのガラス繊維含有量が、他の熱硬化性樹脂シートのガラス繊維含有量よりも高いことで、反応熱が生じる中心部の線膨張係数が、周辺部の線膨張係数に対して相対的に小さくなる。これにより、成形する際に、中心部に反応熱が生じて、中心部と周辺部との間に温度差が生じたとしても、型開き以降に生じる中心部と周辺部との収縮量の差を相殺することができる。その結果、成形品の内部ひずみを低減させて、クラックを抑制することができる。

実施の形態１
実施の形態１に係る熱硬化性樹脂成形品とその製造方法について説明する。厚肉部を有する熱硬化性樹脂成形品の断面構造を図１に示し、その厚肉部の拡大断面構造を図２に示す。図１等に示される熱硬化性樹脂成形品１０では、肉厚が比較的薄い薄肉部１０ｂの厚みをＳ（約１〜３０ｍｍ程度）とすると、厚肉部１０ａの厚みは、たとえば１．２Ｓ〜２０Ｓ程度とされる。

この熱硬化性樹脂成形品１０は、後述するように、所定の厚みの熱硬化性樹脂のシートを積層し成形することによって形成される。図２に示す点線は、積層される個々の熱硬化性樹脂のシートの境界を便宜上示すものである。また、厚肉部１０ａの成形後の形状は、特に制限を受けず、たとえば、図３に示すように、略直方体でもよい。また、略立方体でもよい。さらに、図４に示すように、円筒の一部のような形状であってもよい。

本熱硬化性樹脂成形品に用いるＳＭＣには、必要に応じて、低収縮剤、充填剤、顔料、離型剤等を含有させることができる。低収縮剤としては、さまざまな熱可塑性樹脂を挙げることができ、たとえば、ポリブタジエンやその水素添加化物、ポリイソプレンやその水素化物、芳香酸ビニル-共役ジエンブロック共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、飽和ポリエステル、ポリエーテル等を挙げることができる。

充填剤としては、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、アルミナ粉、タルク、シリカ、クレー、ガラス粉等を挙げることができる。増粘剤としてはマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属の酸化物や水酸化物等が挙げられる。顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、フタロシアニンブルー等が挙げられる。また、離型剤としてはステアリン酸やステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸金属石鹸等が用いられる。

ＳＭＣにおけるガラス繊維含有量は、通常、１０〜８０ｗｔ％が好ましく、２０〜７０ｗｔ％がより好ましい。ガラス繊維含有量が１０ｗｔ％よりも少ない場合には、得られる成形品に十分な機械的強度をもたせることができない。一方、ガラス繊維含有量が８０ｗｔ％を越える場合には、成形に際して、熱硬化性樹脂がガラス繊維に十分に含浸しないことがある。また、成形に用いるＳＭＣのシートの厚さは、１枚あたり１〜１０ｍｍ程度のものが好ましい。

次に、熱硬化性樹脂成形品の製造方法について具体的に説明する。図５に示すように、まず、ガラス繊維含有量が１０〜４０ｗｔ％のＳＭＣ（ｂ）２を、金型４のキャビティの底面に平行に少なくとも０．５Ｓ程度の厚みをもって積層する。次に、図６に示すように、所定の寸法に裁断された、ガラス繊維含有量が３０〜８０ｗｔ％程度のＳＭＣ（ａ）１を、金型のキャビティ内の中央付近に位置するように、ＳＭＣ（ｂ）２の上に所定枚数積層する。

次に、図７に示すように、ＳＭＣ（ａ）１の側方に、所定の寸法に裁断されたＳＭＣ（ｂ）２を、ＳＭＣ（ａ）１の裁断面（厚み方向端面）を隠す態様でＳＭＣ（ｂ）２の上に所定枚数積層する。次に、図８に示すように、積層されたＳＭＣ（ａ）１とＳＭＣ（ｂ）２を覆う態様でＳＭＣ（ａ）１およびＳＭＣ（ｂ）２の上に、ＳＭＣ（ｂ）２を所定枚数積層する。

こうして、成形品の厚肉部１０ａとなる部分において、ＳＭＣ（ａ）１を厚肉部１０ａの中芯材として、そのＳＭＣ（ａ）１の周囲を取り囲むようにＳＭＣ（ｂ）２が配置されることになる。中芯材となるＳＭＣ（ａ）１の厚さは、その成形品の形状により左右されるが、厚さ方向で全体の１５〜８０％程度であることが望ましい。

次に、図９に示すように、金型３および金型４を閉じ、加圧装置および加熱ヒータ（いずれも図示せず）を用いて所定の圧力の下で加熱することにより、熱硬化性樹脂であるＳＭＣ（ａ）１およびＳＭＣ（ｂ）２を加熱硬化させる。ここで、圧縮成形時の成形条件としては、圧力５〜２０ＭＰａ、金型温度１００〜１８０℃程度であることが好ましく、その成形品の形状に応じて制御することが重要である。ＳＭＣ（ａ）１およびＳＭＣ（ｂ）２の硬化が完了した後、金型３，４を開けて成形品を取り出す。こうして、熱硬化性樹脂による成形品１０（図１，２等参照）が完成する。

上述した成形品では、成形終了後の金型開き以降に成形品に生じる収縮に対して、成形品の中心部と表面（周辺部）との温度差に起因する収縮量の差を相殺させることによって、内部ひずみを低減することができる。このことについて説明する。

厚肉部を有する成形品を熱硬化性樹脂を用いて成形する際には、厚肉部の中心部には反応熱が生じる。このとき、厚肉であるため熱伝導の遅れが生じて、中心部と表面との間に温度差が生じ、離型後に収縮量の差に起因するひずみが生じることがある。図１０は、内部クラックの発生率を示すグラフであり、一般的なＳＭＣを用いて、厚さが１０，２０，３０，４０，５０ｍｍの厚肉部をそれぞれ５０個ずつ成形した場合の内部クラックの発生率をまとめたものである。ここで、ＳＭＣとして、ガラス繊維含有量が４０ｗｔ％、厚さが２ｍｍのＳＭＣを用いた。また、成形条件として、油圧プレスによる加圧圧力を１０ＭＰａ、金型の温度を１３０℃、成形時間を２５分とした。

図１０に示すように、肉厚が１０ｍｍおよび２０ｍｍの厚肉部では、成形品の内部にクラックは生じていないことがわかる。肉厚が３０ｍｍの厚肉部ではクラックが生じ始め、肉厚が４０ｍｍの厚肉部では、クラック発生率は６２％となっていることがわかる。そして、肉厚が５０ｍｍの厚肉部では、成形品の全てにおいてクラックが生じていることがわかる。このことから、成形品の厚さが３０ｍｍを越えると、成形品の表面と内部とで温度差が大きく生じ、収縮量の差に起因するひずみが発生して内部クラックに至りやすいことが判明した。

上述した熱硬化性樹脂成形品では、厚肉部の中心部にガラス繊維含有量が相対的に高いＳＭＣ（ａ）を配置し、そのＳＭＣ（ａ）の周囲を取り囲むようにガラス繊維含有率の相対的に低いＳＭＣ（ｂ）を配置することによって、反応熱が生じる中心部の線膨張係数が、周辺部の線膨張係数に対して相対的に小さくなる。これにより、厚肉部の中心部に反応熱が生じて、中心部と表面との間に温度差が生じたとしても、型開き以降に生じるＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ｂ）との収縮量の差を相殺することができる。その結果、成形品の内部ひずみを低減させて、クラックを抑制することができる。

実施の形態２
次に、実施の形態２として、ＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ｂ）の積層の仕方の第１変形例について説明する。ここでは、図１１に示すように、ＳＭＣ（ａ）として、幅の短いＳＭＣ（ａ）１ｂと幅の長いＳＭＣ（ａ）１ａを用いるとともに、ＳＭＣ（ｂ）として、幅の長いＳＭＣ（ｂ）２ｂと幅の短いＳＭＣ（ｂ）２ａとを用い、ＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ａ）との間にＳＭＣ（ｂ）の端部が挟み込まれる態様、あるいは、ＳＭＣ（ｂ）とＳＭＣ（ｂ）との間にＳＭＣ（ａ）の端部が挟み込まれる態様で、ＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ｂ）とを積層させる。

その製造方法についてさらに詳しく説明する。キャビティ内の金型の底面に、図１２に示すように、ＳＭＣ（ｂ）２を所定枚数積層する。次に、相対的に幅が長いＳＭＣ（ａ）１ａをＳＭＣ（ｂ）２の上に積層する。次に、図１３に示すように、そのＳＭＣ（ａ）１ａの側方のＳＭＣ（ｂ）２の上に、相対的に幅が短いＳＭＣ（ｂ）２ａを積層する。次に、図１４に示すように、相対的に幅が短いＳＭＣ（ａ）１ｂをＳＭＣ（ａ）１ａ上に積層する。次に、相対的に幅の長いＳＭＣ（ｂ）２ｂを、ＳＭＣ（ａ）１ａの端部とＳＭＣ（ｂ）２ａを覆うように積層する。

次に、図１５に示すように、ＳＭＣ（ａ）１ｂと、ＳＭＣ（ｂ）２ｂの端部を覆うように、相対的に幅の長いＳＭＣ（ａ）１ａを積層する。そのＳＭＣ（ａ）１ａの側方のＳＭＣ（ｂ）２の上に、相対的に幅が短いＳＭＣ（ｂ）２ａを積層する。次に、相対的に幅が短いＳＭＣ（ａ）１ｂをＳＭＣ（ａ）１ａ上に積層し、さらに、相対的に幅の長いＳＭＣ（ｂ）２ｂを、ＳＭＣ（ａ）１ａの端部とＳＭＣ（ｂ）２ａを覆うように積層する。次に、図１６に示すように、ＳＭＣ（ｂ）２を、ＳＭＣ（ａ）１ｂとＳＭＣ（ｂ）２ｂを覆う態様で、ＳＭＣ（ａ）１ｂおよびＳＭＣ（ｂ）２ｂの上に所定枚数積層する。

こうして、成形品の厚肉部１０ａ（図１参照）となる部分において、図１６に示すように、ＳＭＣ（ａ）１ａとＳＭＣ（ａ）１ａとの間にＳＭＣ（ｂ）２ｂの端部が挟み込まれる態様、あるいは、ＳＭＣ（ｂ）２ｂとＳＭＣ（ｂ）２ｂとの間にＳＭＣ（ａ）１ａの端部が挟み込まれる態様で、ＳＭＣ（ａ）１ａ，１ｂとＳＭＣ（ｂ）２ａ，２ｂとが積層されることになる。

その後、前述した成形方法と同様に、金型（図示せず）を閉じ、加圧装置および加熱ヒータを用いて所定の圧力の下で加熱し、ＳＭＣ（ａ）１ａ，１ｂとＳＭＣ（ｂ）２ａ，２ｂを加熱硬化させることにより、図１７に示すように、成形品１０が完成する。成形品１０の厚肉部１０ａにおけるＳＭＣ（ａ）１とＳＭＣ（ｂ）２との境界部分では、ＳＭＣ（ａ）１からＳＭＣ（ｂ）２に向かって突出した部分と、ＳＭＣ（ｂ）２からＳＭＣ（ａ）１に向かって突出した部分とが、厚み方向に沿って交互に位置する。なお、図１７において、点線は、積層される熱硬化性樹脂のシートの境界を便宜上示すものである。

上述した成形品では、前述した内部ひずみを低減することができる効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、中心部に配置されるＳＭＣ（ａ）１ａ，１ｂと、その周辺部に配置されるＳＭＣ（ｂ）２ａ，２ｂとの境界部分において、ＳＭＣ（ａ）１ａとＳＭＣ（ａ）１ａとの間にＳＭＣ（ｂ）２ｂの端部が挟み込まれているか、ＳＭＣ（ｂ）２ｂとＳＭＣ（ｂ）２ｂとの間にＳＭＣ（ａ）１ａの端部が挟み込まれていることで、ＳＭＣ（ａ）１ａ，１ｂと、その周辺部に配置されるＳＭＣ（ｂ）２ａ，２ｂとの接触面積が増えて、ＳＭＣ（ａ）１ａ，１ｂとＳＭＣ（ｂ）２ａ，２ｂとの界面の強度を向上させることができる。

実施の形態３
次に、実施の形態３として、ＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ｂ）の積層の仕方の第２変形例について説明する。ここでは、図１８に示すように、ＳＭＣ（ｂ）２の面、あるいは、ＳＭＣ（ａ）１の面に沿って、幅の短いＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２ｃとを交互に配置させる。

その製造方法についてさらに詳しく説明する。金型のキャビティの底面に、図１９に示すように、ＳＭＣ（ｂ）２を所定枚数積層する。次に、ＳＭＣ（ｂ）２の上に、それぞれ幅が短いＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２ｃとを交互に配置する。次に、図２０に示すように、交互に配置されたＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２ｃを覆うように、所定の幅のＳＭＣ（ａ）１ｄを所定枚数積層する。そのＳＭＣ（ａ）１ｄの上に、それぞれ幅が短いＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２ｃとを交互に配置する。

次に、図２１に示すように、ＳＭＣ（ａ）１ｃ，１ｄの側方に、所定の幅のＳＭＣ（ｂ）２ｄを、ＳＭＣ（ａ）１ｃ，１ｄの裁断面（厚み方向端面）を隠す態様でＳＭＣ（ｂ）２の上に所定枚数積層する。次に、図２２に示すように、ＳＭＣ（ｂ）２を、ＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２ｃ，２ｄを覆う態様で、ＳＭＣ（ａ）１ｃおよびＳＭＣ（ｂ）２ｃ，２ｄの上に所定枚数積層する。

その後、前述した成形方法と同様に、金型（図示せず）を閉じ、加圧装置および加熱ヒータを用いて所定の圧力の下で加熱し、ＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２，２ｃ，２ｄを加熱硬化させることにより、図２３に示すように、成形品１０が完成する。成形品１０の厚肉部１０ａ（図１参照）におけるＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２、２ｃとの境界部分では、ＳＭＣ（ａ）１からＳＭＣ（ｂ）２に向かって突出した部分と、ＳＭＣ（ｂ）２からＳＭＣ（ａ）１に向かって突出した部分とが、ＳＭＣ（ｂ）２の面に沿って交互に位置する。なお、図２３において、点線は、積層される熱硬化性樹脂のシートの境界を便宜上示すものである。

上述した成形品では、内部ひずみを低減することができる効果に加えて、次のような効果が得られる。すなわち、中心部に配置されるＳＭＣ（ａ）１ｄと、その周辺部に配置されるＳＭＣ（ｂ）２との間に、ＳＭＣ（ａ）１ｃとＳＭＣ（ｂ）２ｃとを交互に配置することで、ＳＭＣ（ａ）１ｄと、その周辺部に配置されるＳＭＣ（ｂ）２との接触面積が増えて、ＳＭＣ（ａ）１ｄとＳＭＣ（ｂ）２との界面の強度を向上させることができる。

次に、本発明の実施例について、比較例とともにさらに詳細に説明する。この実施例は、本発明を具体的に説明するものであって、本発明がこの実施例に限定されることを意図するものではない。実施例に係る成形品、比較例に係る成形品、成形品の肉厚、樹脂組成、内部クラックの発生の有無について以下に説明する。なお、内部クラックの有無は、成形品の中心部を断面観察することにより確認した。

（実施例について）
（１）実施例１および実施例２
金型として、薄肉部１０ｍｍ、厚肉部５０ｍｍの金型（図１参照）を用いて、ＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を積層した。また、ＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）のシート１枚あたりの厚みを２ｍｍとした。

まず、ガラス繊維含有量が４０ｗｔ％のＳＭＣ（ｂ）のシートを、金型の底面と平行に５枚積層した。次に、実施例１では、所定の幅に裁断された、ガラス繊維含有量が６０ｗｔ％のＳＭＣ（ａ）をＳＭＣ（ｂ）の上に１５枚積層した。一方、実施例２では、所定の幅に裁断された、ガラス繊維含有量が８０ｗｔ％のＳＭＣ（ａ）をＳＭＣ（ｂ）の上に１５枚積層した。

次に、積層されたＳＭＣ（ａ）の側方のＳＭＣ（ｂ）の上に、所定の幅に裁断されたＳＭＣ（ｂ）を１５枚積層した。次に、積層されたＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を覆うように、ＳＭＣ（ｂ）を５枚積層した。その後、成形条件として、油圧プレスによる加圧圧力を１０ＭＰａ、金型の温度を１３０℃、成形時間を２５分として、積層されたＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を成形した。

（２）実施例３、実施例４および実施例５
金型として、薄肉部３０ｍｍ、厚肉部７０ｍｍの金型（図１参照）を用いて、ＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を積層した。なお、ＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）のシート１枚あたりの厚みを２ｍｍとした。まず、ガラス繊維含有量が４０ｗｔ％のＳＭＣ（ｂ）のシートを、金型の底面と平行に１０枚積層した。

次に、実施例３では、図２に示すように、金型の厚肉部に所定の幅に裁断された、ガラス繊維含有量が６０ｗｔ％のＳＭＣ（ａ）を金型面と平行に１５枚積層した。実施例４では、図１０に示すように、ＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ａ）との間にＳＭＣ（ｂ）の端部を挟み込む態様でＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ｂ）とを交互に合計１５枚積層した。実施例５では、図１６に示すように、ＳＭＣ（ｂ）の上にそれぞれ幅の狭いＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ｂ）とを交互に配置し、そして、その上にＳＭＣ（ａ）を積層し、さらに、その上にそれぞれ幅の狭いＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ｂ）とを交互に配置して、合計１５層分積層した。

次に、積層されたＳＭＣ（ａ）等の側方のＳＭＣ（ｂ）の上に、所定の幅に裁断されたＳＭＣ（ｂ）を１５枚積層した。次に、積層されたＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を覆うように、ＳＭＣ（ｂ）を１０枚積層した。その後、成形条件として、実施例１，２と同様に、油圧プレスによる加圧圧力を１０ＭＰａ、金型の温度を１３０℃、成形時間を２５分として、積層されたＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を成形した。実施例１〜５のＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）の肉厚、ガラス繊維含有量とクラックの発生有無の関係（評価結果）を表１に示す。

（比較例について）
（１）比較例１
比較例１では、実施例１と同様に、薄肉部１０ｍｍ、厚肉部５０ｍｍの金型（図１参照）を用いて、ガラス繊維含有量が４０ｗｔ％のＳＭＣ（ｂ）のシートだけを金型の底面と平行に、金型の薄肉部には５枚積層し、厚肉部には２５枚積層した。実施例１と同様に、ＳＭＣ（ｂ）のシート１枚あたりの厚みを２ｍｍとした。その後、実施例１と同様に、成形条件として、油圧プレスによる加圧圧力を１０ＭＰａ、金型の温度を１３０℃、成形時間を２５分として、積層されたＳＭＣ（ｂ）を成形した。

（２）比較例２
比較例２では、実施例１と同様に、薄肉部１０ｍｍ、厚肉部５０ｍｍの金型（図１参照）を用いて、まず、ガラス繊維含有量が１０ｗｔ％のＳＭＣ（ｂ）のシートを、金型の底面と平行に５枚積層した。次に、金型の厚肉部にガラス繊維含有量が２０ｗｔ％のＳＭＣ（ａ）を１５枚積層した。さらに、その上にＳＭＣ（ｂ）を５枚積層した。その後、実施例１と同様に、成形条件として、油圧プレスによる加圧圧力を１０ＭＰａ、金型の温度を１３０℃、成形時間を２５分として、積層されたＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を成形した。なお、ＳＭＣ（ａ）の側面の積層方法、ＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）のシートの厚さは、実施例１と同じにした。

（３）比較例３
比較例３では、実施例１と同様に、薄肉部１０ｍｍ、厚肉部５０ｍｍの金型（図１参照）を用いて、まず、ガラス繊維含有量が４０ｗｔ％のＳＭＣ（ｂ）のシートを、金型の底面と平行に５枚積層した。次に、金型の厚肉部にガラス繊維含有量が９０ｗｔ％のＳＭＣ（ａ）を１５枚積層した。さらに、その上にＳＭＣ（ｂ）を５枚積層した。その後、実施例１と同様に、成形条件として、油圧プレスによる加圧圧力を１０ＭＰａ、金型の温度を１３０℃、成形時間を２５分として、積層されたＳＭＣ（ｂ）を成形した。なお、ＳＭＣ（ａ）の側方の積層方法、ＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）のシートの厚さは、実施例１と同じにした。比較例１〜３のＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）の肉厚、ガラス繊維含有量とクラックの発生有無の関係（評価結果）を表２に示す。

まず、表１に示すように、各実施例１〜５では、ＳＭＣ（ａ）のガラス繊維含有量をＳＭＣ（ｂ）よりも多くすることで、成形品における厚肉部の中心部に位置するＳＭＣ（ａ）の線膨張係数が、周辺部の熱膨張係数に対して小さくなって、離型後に生じる収縮量の差に起因する内部ひずみが低減されて、クラックの発生が抑制されていることが確認された。

また、実施例４および実施例５では、ＳＭＣ（ａ）とＳＭＣ（ａ）との間にＳＭＣ（ｂ）の端部が挟み込まれる態様で、ＳＭＣ（ａ）およびＳＭＣ（ｂ）を積層することによって、より機械的強度に優れた成形品が得られることが確認された。すなわち、成形品の厚肉部を切り出して片持ち梁状にし、曲げ試験を行ったところ、実施例１〜３の場合と比較して、２０〜３０％程度優れた機械強度を有する成形品が得られることが確認された。

ここで、ＳＭＣ（ａ）の線膨張係数をαａ、ＳＭＣ（ｂ）の線膨張係数をαｂ、離型直後のＳＭＣ（ａ）の温度をＴａ、ＳＭＣ（ｂ）の温度をＴｂ、室温をＴとすると、成形品の内部にクラック生じる条件は以下の式のように表される。ＳＭＣの破壊強度を５ＭＰａ、弾性率を１０ＧＰａとしたとき、成形品の内部に５００με以上のひずみが生じた場合に、内部クラックに至ると考えられる。ＳＭＣ（ａ）の線熱膨張係数とＳＭＣ（ｂ）の線膨張係数との差が５．０×１０^-7〜１．８×１０^-5の範囲であるときには、成形品の内部に生じるひずみは５００με以下に抑制することができる。

｜αａ・（Ｔａ−Ｔ）−αｂ・（Ｔｂ−Ｔ）｜≦５００（με）
一方、表２に示すように、比較例１では、成形品の厚肉部をＳＭＣ（ｂ）だけを用いて成形したため、厚肉部の中心部において周辺部に対して大きなひずみが生じ、内部クラックが生じることが確認された。また、比較例２では、ＳＭＣ（ａ）がＳＭＣ（ｂ）よりもガラス繊維の含有量が多く、線膨張係数は小さくなっているものの、内部の収縮を相殺するまでのガラス繊維含有量には至っておらず、内部クラックが生じることが確認された。そして、比較例３では、ＳＭＣ（ａ）が９０ｗｔ％ものガラス繊維を含有することにより、成形性に難が生じ、成形不良が生じることが確認された。

今回開示された実施の形態および実施例は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係る熱硬化性樹脂成形品の断面図である。 同実施の形態において、図１に示す熱硬化性樹脂成形品における厚肉部の部分拡大断面図である。 同実施の形態において、熱硬化性樹脂成形品の外観の一例を示す斜視図である。 同実施の形態において、熱硬化性樹脂成形品の外観の他の例を示す斜視図である。 同実施の形態において、熱硬化性樹脂成形品の製造方法の一工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図５に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図６に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図７に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図８に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、厚肉部の厚さとクラックの発生率との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る熱硬化性樹脂成形品の厚肉部におけるＳＭＣの積層態様を示す部分断面図である。 同実施の形態において、熱硬化性樹脂成形品の製造方法の一工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図１２に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図１３に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図１４に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図１５に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、熱硬化性樹脂成形品における厚肉部の部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態３に係る熱硬化性樹脂成形品の厚肉部におけるＳＭＣの積層態様を示す部分断面図である。 同実施の形態において、熱硬化性樹脂成形品の製造方法の一工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図１９に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図２０に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、図２１に示す工程の後に行われる工程を示す部分断面図である。 同実施の形態において、熱硬化性樹脂成形品における厚肉部の部分拡大断面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ ＳＭＣ（ａ）、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ ＳＭＣ（ｂ）、３，４ 金型、１０ 熱硬化性樹脂成形品、１０ａ 厚肉部、１０ｂ 薄肉部。

Claims (8)

1. 熱硬化性樹脂の成形による熱硬化性樹脂成形品であって、
   相対的に肉厚が薄い薄肉部と、
   相対的に肉厚が厚く、中心部に位置する第１部分および前記第１部分を取り囲むように周辺部に位置する第２部分を含み、前記第１部分におけるガラス繊維含有量が前記第２部分におけるガラス繊維含有量よりも高い厚肉部と
   を備えた、熱硬化性樹脂成形品。
2. 前記第１部分と前記第２部分との境界部分では、前記第１部分から前記第２部分に向かって突出した第１突出部と、前記第２部分から前記第１部分に向かって突出した第２突出部とが交互に位置する、請求項１記載の熱硬化性樹脂成形品。
3. 前記第１突出部および前記第２突出部は、前記厚肉部の厚み方向と交差する方向に突出し、
   前記第１突出部と前記第２突出部とは、前記厚肉部の厚み方向に沿って交互に位置する、請求項２記載の熱硬化性樹脂成形品。
4. 前記第１突出部および前記第２突出部は、前記厚肉部の厚み方向に突出し、
   前記第１突出部と前記第２突出部とは、前記厚肉部の厚み方向と交差する方向に沿って交互に位置する、請求項２記載の熱硬化性樹脂成形品。
5. 熱硬化性樹脂のシートを積層し成形することによって所定の形状に仕上げる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   金型内に第１のガラス繊維含有量の第１熱硬化性樹脂シートを積層する工程と、
   前記第１熱硬化性樹脂シートの所定の領域上に、前記第１のガラス繊維含有量よりも高い第２のガラス繊維含有量の第２熱硬化性樹脂シートを積層する工程と、
   前記所定の領域の側方に位置する前記第１熱硬化性樹脂シートの他の所定の領域上に、積層される前記第２熱硬化性樹脂シートの厚み方向端面を隠す態様で、前記第１のガラス繊維含有量の第３熱硬化性樹脂シートを積層する工程と、
   それぞれ積層された前記第２熱硬化性樹脂シートと前記第３熱硬化性樹脂シートを覆うように、前記第２熱硬化性樹脂シートおよび前記第３熱硬化性樹脂シート上に、前記第１のガラス繊維含有量の第４熱硬化性樹脂シートを積層する工程と、
   前記金型を閉じて、積層された前記第１熱硬化性樹脂シート〜第４熱硬化性樹脂シートを所定の温度と圧力のもとで加圧することにより、所定の形状に成形する工程と、
   所定の形状に成形された成形品を前記金型から取出す工程と
   を備えた、熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
6. 前記第２熱硬化性樹脂シートを積層する工程では、前記第２熱硬化性樹脂シートとして、所定の幅を有する第２熱硬化性樹脂シートが積層され、
   前記第３熱硬化性樹脂シートを積層する工程では、前記第１熱硬化性樹脂シートの前記他の所定の領域上に、積層された前記第２熱硬化性樹脂シートの厚み方向端面を徐々に隠す態様で、前記第３熱硬化性樹脂シートが順次積層される、請求項５記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
7. 前記第２熱硬化性樹脂シートを積層する工程および前記第３熱硬化性樹脂シートを積層する工程では、一方のシートの端部が他方のシートによって上下方向から挟み込まれる態様で、前記第２熱硬化性樹脂シートと前記第３熱硬化性樹脂シートとが積層される、請求項６記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
8. 前記第１熱硬化性樹脂シートを積層する工程と前記第２熱硬化性樹脂シートを積層する工程との間に、第１熱硬化性樹脂シートの前記所定の領域に、前記第１のガラス繊維含有量の第５熱硬化性樹脂シートと、前記第２のガラス繊維含有量の第６熱硬化性樹脂シートとを、前記第１熱構成樹脂シートに沿って交互に配置する工程を備え、
   前記第２熱硬化性樹脂シートを積層する工程と前記第４熱硬化性樹脂シートを積層する工程との間に、前記第２熱硬化性樹脂シートの上に、前記第１のガラス繊維含有量の第７熱硬化性樹脂シートと、前記第２のガラス繊維含有量の第８熱硬化性樹脂シートとを、前記第２熱硬化性樹脂シートに沿って交互に配置する工程を備えた、請求項６記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法。

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