JP2013043333A - 繊維強化プラスチック成形材料の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維を均一に分布でき、且つ外観の良い成形材料を製造できる繊維強化プラスチック成形材料の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】回転体４に形成された散布室６の内面に樹脂コンパウンド２を塗布する。この樹脂コンパウンド２の表面に繊維３を散布する。この繊維３を回転体４の回転に伴う遠心力により樹脂コンパウンド２に食い込ませる。
【選択図】図１

Description

本発明は繊維強化プラスチック成形材料の製造方法及び製造装置に関する。

従来から繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ））の成形材料として、ＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）やＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）が利用されている。

例えば特許文献１にはＳＭＣの製造方法が開示されている。この特許文献１では、ＳＭＣを製造するにあたって、搬送されるフィルム上に樹脂コンパウンドを供給し、この樹脂コンパウンドの上にガラス繊維を散布し、この上に他のフィルムを重ね、これを上下一対のネットコンベア間に通して挟んでいる。

特開平７−３２３５８号公報（段落[０００２］、段落［０００３］、図４）

ところで、特許文献１の製造方法では、ガラス繊維を樹脂コンパウンドの上から散布するため、製造されたＳＭＣにおいて、ガラス繊維が表面側に偏って存在し、ガラス繊維の分布が均一にならないことが懸念される。また、ガラス繊維を散布した成形材料の上に前記他のフィルムを重ねる際に、当該他のフィルムと成形材料の間に空気が入り込む等し、これにより製造されたＳＭＣの表面にピンホールが生じて外観を損ねる恐れもある。また、前記ネットコンベアを設置するには一般的に５〜１５ｍの長さが必要となり、製造装置が大きくなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、繊維を均一に分布でき、外観の良い成形材料を製造でき、製造装置を小型化できる繊維強化プラスチック成形材料の製造方法及び製造装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の繊維強化プラスチック成形材料の製造方法は、回転体に形成された散布室の内面に樹脂コンパウンドを塗布し、この樹脂コンパウンドの表面に繊維を散布し、この繊維を前記回転体の回転に伴う遠心力により前記樹脂コンパウンドに食い込ませることを特徴とする。

また、前記繊維が散布された樹脂コンパウンドの表面に前記樹脂コンパウンドよりも厚みが薄い樹脂コンパウンドを塗布することが好ましい。

また、前記回転体を回転させた状態で、前記樹脂コンパウンドを前記散布室の内面に継続的に塗布すると共に、この樹脂コンパウンドを前記回転体に形成された取出部側に継続的に送り、且つ前記取出部側に送られる樹脂コンパウンドの表面に前記繊維を継続的に散布することが好ましい。

また、本発明の繊維強化プラスチック成形材料の製造装置は、散布室が形成された回転体と、前記散布室の内面に樹脂コンパウンドを塗布する樹脂塗布手段と、前記散布室の内面に塗布された樹脂コンパウンドの表面に繊維を散布する繊維散布手段と、前記回転体を回転して前記樹脂コンパウンドの表面に散布された繊維を遠心力により前記樹脂コンパウンドに食い込ませる駆動手段を備えたことを特徴とする。

本発明にあっては、繊維を均一に分布でき、外観の良い成形材料を製造でき、製造装置を小型化できる。

本実施形態の製造装置を概略的に示した斜視図である。

以下、本発明を添付図面に基づいて説明する。本実施形態では、繊維強化プラスチック成形材料を図１に示す製造装置１を用いて製造する。製造される繊維強化プラスチック成形材料は、母材となる樹脂コンパウンド２を樹脂コンパウンド２よりも比重の大きい強化用の繊維３に含浸させたものであり、従来のＳＭＣやＢＭＣ等の成形材料と同様に繊維強化プラスチックの成形に用いられる。

樹脂コンパウンド２としては、熱硬化性樹脂に充填材、硬化剤、顔料、改質剤、離型剤等を添加したものが用いられ、強化材としての繊維３にはガラス繊維が用いられる。

製造装置１は、回転体４、第一樹脂塗布手段、繊維散布手段、第二樹脂塗布手段、及び取出手段を具備している。

回転体４は両端が開口した横筒状に形成されている。添付図面に示す回転体４は中心軸線５が略水平となった円錐台筒状に形成されている。回転体４の内側には回転体４で囲まれた散布室６が形成されており、散布室６の内面は回転体４の内周面によって構成されている。回転体４の両端開口のうち一方の開口は取出口７を構成している。本実施形態ではこの取出口７により、散布室６から繊維入り樹脂コンパウンドを取り出す取出部を構成している。

回転体４の内周面は、取出口７側に行くに従って漸次直径が大きくなるテーパー状に形成されている。回転体４は回転自在に設けられており、図示しないモーター等の駆動手段によって回転させることができる。

前記第一樹脂塗布手段は、回転体４から独立して散布室６内に設けられた第一樹脂供給部８で構成されている。第一樹脂供給部８は樹脂コンパウンド２が供給される樹脂供給路９の下流端に接続されている。第一樹脂供給部８は回転体４の軸方向に長いスリット状の第一供給口１０を有しており、樹脂供給路９より供給された粘性の高いペースト状の樹脂コンパウンド２を第一供給口１０から回転体４の内周面に沿ったシート状にして下方に流出させることができる。

前記繊維散布手段は、回転体４から独立して散布室６内に設けられたロービングカッター１１で構成されている。ロービングカッター１１は、回転体４の取出口７と反対側の開口１２から供給されたガラスロービングのガラス糸を一定時間毎に一定長さに切断することで繊維３（ガラス繊維）を生成し、この繊維３を下側に均一に散布することができる。ロービングカッター１１は、平面視で回転体４の軸方向と直交する方向において第一樹脂供給部８の第一供給口１０と並べて配置されている。

前記第二樹脂塗布手段は、回転体４から独立して散布室６内に設けられた第二樹脂供給部１３で構成されている。第二樹脂供給部１３は樹脂供給路９から分岐した分岐路１４の下流端に接続されており、第一樹脂供給部８と同じ供給源から同一の樹脂コンパウンド２が供給される。第二樹脂供給部１３は回転体４の軸方向に長いスリット状の第二供給口１５を有しており、分岐路１４より供給された樹脂コンパウンド２を第二供給口１５から回転体４の内周面に沿ったシート状にして下方に流出させることができる。以下、特に区別する場合には、第一樹脂供給部８から散布室６内に供給された樹脂コンパウンド２を第一樹脂コンパウンド１６と記載し、第二樹脂供給部１３から散布室６内に供給された樹脂コンパウンド２を第二樹脂コンパウンド１７と記載する。

第二樹脂供給部１３の第二供給口１５は、第一樹脂供給部８の第一供給口１０よりも幅の細いスリット状に形成されている。このため、第二供給口１５からは、第一供給口１０から散布室６内に供給される第一樹脂コンパウンド１６よりも厚みの薄いシート状の第二樹脂コンパウンド１７が供給されるようになっている。

第二樹脂供給部１３は、平面視で回転体４の軸方向と直交する方向においてロービングカッター１１と並べて配置されている。すなわち、平面視で、第一樹脂供給部８、ロービングカッター１１、及び第二樹脂供給部１３は、この順序で並べて設けられている。

前記取出手段は、回転体４から独立して取出口７の内側に設けられた掻き取り板１８で構成されている。掻き取り板１８はその片面で構成された樹脂受部１９が回転体４の内周面に対向するように取出口７の下部に設けられている。掻き取り板１８の下端部は、回転体４の回転時において回転体４の内周面に滑る状態で接するようになっている。

樹脂受部１９とこれに対向する回転体４の内周面の間には、回転体４の回転方向前側に行く程、樹脂受部１９と回転体４の内周面の間の距離が短くなる樹脂溜空間２０が形成されている。また、掻き取り板１８は、回転体４の円錐面状の内周面の母線に対し、取出口７側が回転体４の回転方向前側に位置するように傾斜している。

前記製造装置１を繊維強化プラスチック成形材料を製造するには、まず駆動手段により回転体４を中心軸線５を中心にして図１の矢印ａ１に示す方向に回転させる。そして、このように回転体４を回転させた状態で、第一樹脂供給部８及び第二樹脂供給部１３の夫々から樹脂コンパウンド２を供給し、また、ロービングカッター１１を用いて繊維３を散布する。ここで、前記第一樹脂供給部８及び第二樹脂供給部１３による樹脂コンパウンド２の供給、並びに繊維３の散布は、回転体４の回転時において継続して行う。

このようにすると、前記第一樹脂供給部８の第一供給口１０から流下した第一樹脂コンパウンド１６は、回転する回転体４の内周面に連続したシート状に塗布されていく。また、回転体４の内周面は、取出口７側に向かって直径が大きくなるテーパー状に形成されているため、前記回転体４の内周面に塗布された第一樹脂コンパウンド１６には、回転体４の回転に伴う遠心力が加わる。このため、当該第一樹脂コンパウンド１６には取出口７側に向かう分力が働き、当該第一樹脂コンパウンド１６は回転体４の内周面に沿って図中ａ２に示すように取出口７側に移動する。従って、前記第一樹脂供給部８から回転体４の内周面に継続的に供給されたシート状の第一樹脂コンパウンド１６は、取出口７側に向かって螺旋状に広がっていく。

また、前記ロービングカッター１１から散布された繊維３は、前記回転体４の内面に塗布された直後の第一樹脂コンパウンド１６の表面に均一に付着する。ここで、前記第一樹脂コンパウンド１６の表面とは、散布室６内側に臨む面、すなわち上側の面である。そして、このように第一樹脂コンパウンド１６の表面に付着した繊維３は、以後、回転体４の回転に伴う遠心力により第一樹脂コンパウンド１６に食い込んでいく。

前記第二樹脂供給部１３の第二供給口１５から流下した第二樹脂コンパウンド１７は、前記繊維３が散布された直後の回転体４の内面に塗布された第一樹脂コンパウンド１６の表面に連続して第一樹脂コンパウンド１６よりも薄いシート状に塗布されていく。これにより、回転体４の内周面には、第一樹脂コンパウンド１６の表面に付着した繊維３が第二樹脂コンパウンド１７によって覆われたシート状の混合物が形成される。

この混合物は、前述のように回転体４の遠心力により取出口７側に移動し、最終的に掻き取り板１８の樹脂受部１９に対向する位置に至り、この後、掻き取り板１８の樹脂受部１９によって掻き取られて図１に示すように樹脂溜空間２０に溜まる。そして、この樹脂溜空間２０に溜まった混合物２１の一部は、回転体４の回転に伴い、掻き取り板１８の樹脂受部１９の傾斜に沿って塊状の繊維強化プラスチック成形材料として取出口７から図中ａ３に示す方向に継続的に押し出される。本実施形態では、このようにして塊状の繊維強化プラスチック成形材料が継続的に得られる。

以上説明した本実施形態の繊維強化プラスチック成形材料の製造装置１は、散布室６が形成された回転体４と、散布室６の内面に第一樹脂コンパウンド１６を塗布する樹脂塗布手段を備える。さらに、散布室６の内面に塗布された第一樹脂コンパウンド１６の表面に繊維３を散布する繊維散布手段と、回転体４を回転して第一樹脂コンパウンド１６の表面に散布された繊維３を遠心力により第一樹脂コンパウンド１６に食い込ませる駆動手段を備える。

この構成により、本実施形態で示したような製造方法を採用できる。すなわち、回転体４に形成された散布室６の内面に第一樹脂コンパウンド１６を塗布し、この第一樹脂コンパウンド１６の表面に繊維３を散布し、この繊維３を回転体４の回転に伴う遠心力により第一樹脂コンパウンド１６に食い込ませることができる。このため、回転体４の回転に伴う遠心力を用いて繊維３を第一樹脂コンパウンド１６の厚み方向に略均一に分布させ、これにより繊維３を略均一に分布させた繊維強化プラスチック成形材料を得ることができる。また、従来では必要であった成形材料をネットコンベアで挟み込むための上下のフィルムが不要になる。このため、前記フィルムを省略して成形材料の表面にピンホールが生じることを防止できる。また、長いネットコンベアを設置する必要がないため、製造装置１の小型化も実現できる。

また、本実施形態では、繊維３が散布された第一樹脂コンパウンド１６の表面に第一樹脂コンパウンド１６よりも薄い第二樹脂コンパウンド１７を塗布する。このため、第一樹脂コンパウンド１６の表面に散布された繊維３を第二樹脂コンパウンド１７で覆うことができ、繊維強化プラスチック成形材料の表面に繊維３の毛羽が生じ難くなり、外観の良い繊維強化プラスチック成形材料を製造できる。

また、本実施形態では、回転体４を回転させた状態で、第一樹脂コンパウンド１６を散布室６の内面に継続的に塗布すると共に、この第一樹脂コンパウンド１６を取出口７側に継続的に送り、且つ第一樹脂コンパウンド１６の表面に繊維３を継続的に散布する。このようにすることで、繊維強化プラスチック成形材料を継続的に製造することができ、製造装置１にあっては連続式とすることができる。

以下、前記製造装置１を用いて繊維強化プラスチック成形材料を製造した実施例を示す。

（実施例）
不飽和ポリエステル樹脂８０部、炭酸カルシウム１６０部、硬化剤１部、顔料５部、ポリエチレンパウダー１０部、ステアリン酸亜鉛５部を順次投入し樹脂コンパウンド２とした。

次に回転体４を５００ｒｐｍで回転した状態で、第一樹脂供給部８及び第二樹脂供給部１３の夫々からシート状の樹脂コンパウンド２を回転体４の内周面に供給した。また、ロービングカッター１１でガラスロービングのガラス糸を１インチの長さに切断して得た繊維３を継続的に散布室６に供給した。このとき、第一樹脂コンパウンド１６及び第二樹脂コンパウンド１７の合計で７５重量％とし、繊維３は２５重量％とした。また、回転体４を２分間回転させた。

このようにすることで、掻き取り板１８で樹脂コンパウンド２と繊維３の混合物を塊状の繊維強化プラスチック成形材料として連続的に取り出すことができた。また、得られた繊維強化プラスチック成形材料では、繊維３と樹脂コンパウンド２が略均一に混合されていた。

なお、前記実施形態及び実施例では、回転体４の内周面に塗布した第一樹脂コンパウンド１６を取出口７側に供給するにあたって、駆動手段によって回転する回転体４の内周面をテーパー状に形成した。しかし、第一樹脂コンパウンド１６を取出口７側に供給する手段はこれに限定されるものではない。例えば回転体４の軸方向を取出口７側が下方に位置するように傾けて、第一樹脂コンパウンド１６を自重により取出口７側に移動するようにしてもよい。なお、この場合、回転体４の内周面には本実施形態のようにテーパーを付けてもよいし、付けなくてもよい。

また、前記製造装置１で得られた繊維強化プラスチック成形材料をシート状又はバルク状に加工しても構わない。また、本実施形態では、第一樹脂コンパウンド１６に繊維３を覆うための第二樹脂コンパウンド１７を塗布したが、第二樹脂塗布手段を省略し、繊維強化プラスチック成形材料を第一樹脂コンパウンド１６と繊維３で構成してもよい。また、本実施形態では、繊維強化プラスチック成形材料を継続的に製造するようにしたが、断続的、すなわちバッチ式で繊維強化プラスチック成形材料を製造してもよい。

１ 製造装置
２ 樹脂コンパウンド
４ 回転体
６ 散布室

Claims (4)

1. 回転体に形成された散布室の内面に樹脂コンパウンドを塗布し、この樹脂コンパウンドの表面に繊維を散布し、この繊維を前記回転体の回転に伴う遠心力により前記樹脂コンパウンドに食い込ませることを特徴とする繊維強化プラスチック成形材料の製造方法。
2. 前記繊維が散布された樹脂コンパウンドの表面に前記樹脂コンパウンドよりも厚みが薄い樹脂コンパウンドを塗布することを特徴とする請求項１に記載の繊維強化プラスチック成形材料の製造方法。
3. 前記回転体を回転させた状態で、前記樹脂コンパウンドを前記散布室の内面に継続的に塗布すると共に、この樹脂コンパウンドを前記回転体に形成された取出部側に継続的に送り、且つ前記取出部側に送られる樹脂コンパウンドの表面に前記繊維を継続的に散布することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の繊維強化プラスチック成形材料の製造方法。
4. 散布室が形成された回転体と、前記散布室の内面に樹脂コンパウンドを塗布する樹脂塗布手段と、前記散布室の内面に塗布された樹脂コンパウンドの表面に繊維を散布する繊維散布手段と、前記回転体を回転して前記樹脂コンパウンドの表面に散布された繊維を遠心力により前記樹脂コンパウンドに食い込ませる駆動手段を備えたことを特徴とする繊維強化プラスチック成形材料の製造装置。

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