JP2018127574A

JP2018127574A - シートモールディングコンパウンドの製造方法

Info

Publication number: JP2018127574A
Application number: JP2017023326A
Authority: JP
Inventors: 浦山　裕司; Yuji Urayama; 裕司浦山; 元基馬場; Motoki Baba; 寛治鷹岡; Kanji Takaoka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: JP6702220B2

Abstract

【課題】熱硬化性樹脂に低収縮剤を添加することなく、熱硬化性樹脂の収縮を抑制して反りを低減することができるシートモールディングコンパウンドの製造方法を提供する。【解決手段】第１樹脂含浸工程Ｓ１０８の前に、熱硬化性樹脂の第１ペーストの上にフィルム状の低収縮材を積層する低収縮材積層工程Ｓ１０４を有するシートモールディングコンパウンドの製造方法Ｓ１００。【選択図】図２

Description

本発明は、シートモールディングコンパウンドの製造方法に関する。

従来から、所定の機械的物性を有しながら、軽量、肉薄でかつ少なくとも片面が平滑性に優れたシートモールディングコンパウンドの製造方法が知られている（下記特許文献１を参照）。特許文献１に記載された従来の製造方法では、まず、セパレートフィルムの片面に低収縮剤を含む硬化性樹脂組成物を均一に塗布して樹脂層を形成し、さらにその上にチョップした強化繊維を散布する。次いで、別のセパレートフィルムの片面に低収縮剤を実質的に含まない硬化性樹脂組成物を均一に塗布して樹脂層を形成し、チョップした強化繊維を散布した樹脂層表面と後者の樹脂層表面とを重ね合わせる。その後、外側から加圧して両者を圧着し、樹脂組成物をチョップした強化繊維に含浸する。

特開２００４−３５７１４号公報

前記従来のシートモールディングコンパウンドの製造方法では、セパレートフィルムの片面に低収縮剤を含む硬化性樹脂組成物を塗布して樹脂層を形成している。そのため、硬化性樹脂組成物と低収縮剤との比重差および相溶性などの要因により、硬化性樹脂組成物に含まれる低収縮剤が分離したり凝縮したりするおそれがある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、熱硬化性樹脂に低収縮剤を添加することなく、熱硬化性樹脂の収縮を抑制して反りを低減することができるシートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明のシートモールディングコンパウンドの製造方法は、熱硬化性樹脂の第１ペーストの上に切断された第１強化繊維を散布する第１繊維散布工程と、前記第１ペーストを前記第１強化繊維に含浸させる第１樹脂含浸工程と、前記第１強化繊維に含浸させた前記第１ペーストを加熱して硬化させる樹脂硬化工程と、を有するシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、前記第１樹脂含浸工程の前に、前記第１ペーストの上にフィルム状の低収縮材を積層する低収縮材積層工程を有することを特徴とする。

前記第１繊維散布工程は、たとえば、熱硬化性樹脂の第１ペースト上に、所定の長さに切断された第１強化繊維を散布する工程である。本製造方法は、この第１繊維散布工程の前に、第１離型材供給工程と第１樹脂積層工程を有してもよい。前記第１繊維散布工程は、たとえば、前記第１離型剤供給工程と前記第１樹脂積層工程を経て、前記第１離型材の上に積層された前記第１ペーストに対して行うことができる。

前記第１離型材供給工程は、たとえば、ロール状に巻回されたフィルム状の第１離型材を巻き出してローラによって搬送することで、第１離型材を供給する工程である。前記第１樹脂積層工程は、たとえば、前記第１離型材の上に前記第１ペーストを積層する工程である。より具体的には、前記第１樹脂積層工程は、前記第１離型材の上に前記第１ペーストを塗布する第１樹脂塗布工程である。

前記第１樹脂含浸工程は、たとえば、含浸ロールによって前記第１ペーストに圧力を加えることで、前記第１ペーストを前記第１強化繊維に含浸させる工程である。含浸ロールは、たとえば、前記第１ペーストを含むシートモールディングコンパウンドを構成する素材の積層体の厚さ方向両側に対向して配置される。含浸ロールは、たとえば、前記積層体を送り方向に送るために回転しながら、前記積層体を厚さ方向両側から挟み込むことで、前記第１ペーストに圧力を加えて前記第１強化繊維に含浸させる。これにより、シートモールディングコンパウンドを製造することができる。

前記樹脂硬化工程は、第１強化繊維に含浸させた前記第１ペーストを加熱して硬化させる工程である。この樹脂硬化工程は、たとえば、前記第１樹脂含浸工程によって得られたシートモールディングコンパウンドを熱プレス成形する工程である。この場合、一枚のシートモールディングコンパウンドを熱プレス成形してもよいし、複数のシートモールディングコンパウンドを積層させて熱プレス成形してもよい。この樹脂硬化工程において加熱された熱硬化性樹脂の前記第１ペーストは、硬化するとともに収縮しようとする。本製造方法において、この樹脂硬化工程は、前記低収縮材積層工程の後に行われる。

前記低収縮材積層工程は、たとえば、前記第１樹脂含浸工程の前に、前記第１ペーストの上にフィルム状の低収縮材を積層する工程である。この低収縮材積層工程は、たとえば、ロール状に巻回されたフィルム状の低収縮材を巻き出してローラによって搬送することで、前記低収縮材を供給して前記第１ペーストの上に積層する工程である。

前記低収縮材積層工程は、たとえば、前記第１繊維散布工程の前または後に行うことができる。この低収縮材積層工程が、前記第１繊維散布工程の前工程である場合、前記第１ペーストの上に、直接、前記低収縮材を積層させる。また、この低収縮材積層工程が、前記第１繊維散布工程の後工程である場合、前記第１ペーストの上に、前記第１強化繊維を介して、前記低収縮材を積層させる。

このように、前記低収縮材積層工程において、前記第１ペーストの上にフィルム状の低収縮材を積層することで、前記樹脂硬化工程において、前記第１ペーストの収縮が前記低収縮材によって抑制され、シートモールディングコンパウンドの反りを低減することができる。なお、前記低収縮材の熱収縮率は、前記第１ペーストの熱収縮率よりも低い。ここで、熱収縮率とは、ある物体の温度が１℃上昇したときに、その物体に生ずる収縮の割合をいう。

より詳細には、前記樹脂硬化工程において加熱された前記低収縮材は、全体が溶融することなく、表面部分が溶融して熱硬化性樹脂や強化繊維と相溶し、熱硬化性樹脂や強化繊維の濡れ性が向上する。したがって、本製造方法によって製造されたシートモールディングコンパウンドおよびその成形品は、前記低収縮材の結晶層の存在により、熱硬化性樹脂の硬化収縮が面全体で抑制され、反りが低減される。

本製造方法は、たとえば、前記第１繊維散布工程の後に前記低収縮材積層工程を有し、前記低収縮材積層工程の後で前記第１樹脂含浸工程の前に第２樹脂積層工程を有してもよい。この第２樹脂積層工程は、たとえば、前記低収縮材の上に熱硬化性樹脂の第２ペーストを積層する工程である。この場合、本製造方法は、この第２樹脂積層工程の前に、第２離型材供給工程と第２樹脂塗布工程を有してもよい。

前記第２離型材供給工程は、たとえば、ロール状に巻回されたフィルム状の第２離型材を巻き出してローラによって搬送することで、第２離型材を供給する工程である。第２樹脂塗布工程は、たとえば、前記第２離型材の上に熱硬化性樹脂の第２ペーストを塗布する工程である。この場合、前記第２樹脂積層工程は、たとえば、前記低収縮材の上に前記第２ペーストが塗布された前記第２離型材を積層させる工程である。

この第２樹脂積層工程の後に、前記第１樹脂含浸工程を有することができる。これにより、シートモールディングコンパウンドを製造することができる。ここで、前記低収縮材積層工程が第１繊維散布工程の前工程である場合、前記第１離型材、前記第１ペースト、前記低収縮材、前記第１強化繊維に含浸された前記第２ペースト、および第２離型材が、この順に積層されたシートモールディングコンパウンドを製造することができる。

一方、前記低収縮材積層工程が第１繊維散布工程の後工程である場合、前記第１離型材、前記第１強化繊維に含浸された前記第１ペースト、前記低収縮材、前記第２ペースト、および第２離型材が、この順に積層されたシートモールディングコンパウンドを製造することができる。また、前記第１樹脂含浸工程の後に前記樹脂硬化工程を有することで、一層の前記シートモールディングコンパウンドを用いた成形品、または多層の前記シートモールディングコンパウンドを用いた成形品を製造することができる。

また、本製造方法は、たとえば、前記第１繊維散布工程の後に、前記第１強化繊維が散布された前記第１ペーストの上に、熱硬化性樹脂の第２ペーストを積層する第２樹脂積層工程を有してもよい。より具体的には、前記第２樹脂積層工程は、前記第１強化繊維が散布された前記第１ペーストの上に、熱硬化性樹脂の第２ペーストを塗布する第２樹脂塗布工程である。

この場合、本製造方法は、前記第２樹脂積層工程の後に、前記低収縮材積層工程と、前記第１樹脂含浸工程を有してもよい。ここで、前記第１樹脂含浸工程は、たとえば、含浸ロールによって前記第１ペーストおよび前記第２ペーストに圧力を加えることで、前記第１ペーストおよび前記第２ペーストを前記第１強化繊維に含浸させる工程である。

含浸ロールは、たとえば、前記第１ペーストおよび前記第２ペーストを含むシートモールディングコンパウンドを構成する素材の積層体の厚さ方向両側に対向して配置される。含浸ロールは、たとえば、前記積層体を送り方向に送るために回転しながら、前記積層体を厚さ方向両側から挟み込むことで、前記第１ペーストおよび前記第２ペーストに圧力を加え、これらを前記第１強化繊維に含浸させる。これにより、前記第１強化繊維に対する前記第１ペーストおよび前記第２ペーストの濡れ性を向上させることができる。

この場合、本製造方法は、前記第１樹脂含浸工程の後で前記樹脂硬化工程の前に、第３樹脂積層工程と、第２繊維散布工程と、第４樹脂積層工程と、第２樹脂含浸工程と、を有することができる。前記第３樹脂積層工程は、たとえば、前記低収縮材の上に熱硬化性樹脂の第３ペーストを積層させる工程である。より具体的には、前記第３樹脂積層工程は、前記低収縮材の上に前記第３ペーストを塗布する第３樹脂塗布工程である。

前記第２繊維散布工程は、たとえば、前記第３ペースト上に、所定の長さに切断された第２強化繊維を散布する工程である。このように、本製造方法が複数回の繊維散布工程を有する場合には、一層あたりの強化繊維量を削減することが可能になり、強化繊維に対する熱硬化性樹脂のペーストの濡れ性を向上させることができる。

前記第４樹脂積層工程は、たとえば、前記第２強化繊維が散布された前記第３ペーストの上に、熱硬化性樹脂の第４ペーストを積層させる工程である。この場合、本製造方法は、この第４樹脂積層工程の前に、第２離型材供給工程と第４樹脂塗布工程を有してもよい。

前記第２離型材供給工程は、たとえば、ロール状に巻回されたフィルム状の第２離型材を巻き出してローラによって搬送することで、第２離型材を供給する工程である。第４樹脂塗布工程は、たとえば、前記第２離型材の上に熱硬化性樹脂の第４ペーストを塗布する工程である。この場合、前記第４樹脂積層工程は、たとえば、前記第２強化繊維が散布された前記第３ペーストの上に、前記第４ペーストが塗布された前記第２離型材を積層させる工程である。

この第４樹脂積層工程の後に、前記第２樹脂含浸工程を有することができる。ここで、前記第２樹脂含浸工程は、たとえば、含浸ロールによって前記第３ペーストおよび前記第４ペーストに圧力を加えることで、前記第３ペーストおよび前記第４ペーストを前記第２強化繊維に含浸させる工程である。含浸ロールは、たとえば、前記第３ペーストおよび前記第４ペーストを含むシートモールディングコンパウンドを構成する素材の積層体の厚さ方向両側に対向して配置される。

含浸ロールは、たとえば、前記積層体を送り方向に送るために回転しながら、前記積層体を厚さ方向両側から挟み込むことで、前記第３ペーストおよび前記第４ペーストに圧力を加え、これらを前記第２強化繊維に含浸させる。なお、この第２樹脂含浸工程において、前記第１ペーストおよび前記第２ペーストにも圧力を加え、前記第１ペーストおよび前記第２ペーストの前記第１強化繊維への含浸をさらに進行させることもできる。

これにより、シートモールディングコンパウンドを製造することができる。このように製造されたシートモールディングコンパウンドは、第１離型材、前記第１強化繊維に含浸された前記第１ペーストおよび前記第２ペースト、前記低収縮材、前記第２強化繊維に含浸された前記第３ペーストおよび前記第４ペースト、および第２離型材が、この順で積層された積層体となる。このように、複数回の樹脂含浸工程を有することで、強化繊維に対する熱硬化性樹脂の含浸性が向上し、層間剥離を防止することができる。

また、前記第２樹脂含浸工程の後に前記樹脂硬化工程を有することで、一層の前記シートモールディングコンパウンドを用いた成形品、または多層の前記シートモールディングコンパウンドを用いた成形品を製造することができる。このとき、前述のように、前記低収縮材積層工程において前記低収縮材を積層することで、前記第１ペーストから前記第４ペーストまでの収縮が前記低収縮材によって抑制され、シートモールディングコンパウンドの反りを低減することができる。また、前記低収縮材積層工程において、シートモールディングコンパウンドに前記低収縮材を積層させるため、各樹脂積層工程において積層される熱硬化性樹脂のペーストに対しては、低収縮剤を添加する必要はない。

本発明のシートモールディングコンパウンドの製造方法は、熱硬化性樹脂のペーストまたはそのペーストの上に散布された強化繊維の上にフィルム状の低収縮材を積層する低収縮材積層工程を有している。したがって、熱硬化性樹脂のペーストを加熱して硬化させる硬化工程において、フィルム状の低収縮材によって、熱硬化性樹脂の硬化収縮を抑制し、熱硬化性樹脂に低収縮剤を添加することなく、シートモールディングコンパウンドの反りを低減することができる。

シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）の一例を示す概略断面図。本発明の実施形態１に係るＳＭＣの製造方法を示すフロー図。図２に示すＳＭＣの製造方法を実施するための製造装置の一例を示す概略図。ＳＭＣの一例を示す概略断面図。本発明の実施形態２に係るＳＭＣの製造方法を示すフロー図。図５に示すＳＭＣの製造方法を実施するための製造装置の一例を示す概略図。

以下、図面を参照して、本発明のシートモールディングコンパウンドの製造方法の実施形態を説明する。以下では、シートモールディングコンパウンドを「ＳＭＣ」と略称する。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係るＳＭＣの製造方法によって製造されるＳＭＣ１０の一例を示す概略断面図である。ＳＭＣ１０は、たとえば、マトリックスとして熱硬化性樹脂のペーストを強化繊維に含浸させ、数ｍｍ程度の厚さのシート状に成形した成形材料である。ＳＭＣ１０は、たとえば、第１離型材１１と、第１強化繊維１２に含浸された熱硬化性樹脂の第１ペースト１３と、低収縮材１４と、熱硬化性樹脂の第２ペースト１５と、第２離型材１６とが、この順で積層された積層体である。

熱硬化性樹脂のペーストである第１ペースト１３および第２ペースト１５としては、たとえば、低収縮剤が添加されていないか、または、従来よりも低収縮剤の添加量が大幅に削減された、不飽和ポリエステル樹脂などを用いることができる。第１ペースト１３および第２ペースト１５は、たとえば、硬化剤、硬化触媒、離型剤、増粘剤、着色剤、充填剤等の各種の添加剤を含むことができる。

強化繊維である第１強化繊維１２としては、たとえば、炭素繊維、黒鉛繊維、ボロン繊維、ガラス繊維等を所定の長さに切断したものを用いることができる。炭素繊維は、他の繊維と比較して軽量であるため、薄く軽量なＳＭＣを製造するための強化繊維として、最も好適である。第１強化繊維１２は、たとえば、約１［ｉｎ］程度の長さに切断したものを用いることができる。

第１離型材１１および第２離型材１６としては、たとえば、シリコーンを積層したＰＥＴフィルム、フッ素樹脂フィルム、ポリオレフィン樹脂フィルムなどの樹脂フィルムや、ポリオレフィン系コート剤によってコーティングされた樹脂フィルムなどを用いることができる。

フィルム状の低収縮材１４としては、熱固定、結晶化しており、熱収縮が小さいため、延伸フィルムが好適である。低収縮材１４の素材としては、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂を用いることができる。ポリオレフィン系樹脂としては、たとえば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などを用いることができ、ポリエステル系樹脂としては、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ樹脂）などを用いることができる。

図２は、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００のフロー図である。図３は、図２に示すＳＭＣの製造方法Ｓ１００を実施するための製造装置Ｅ１の一例を示す概略図である。本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００は、第１繊維散布工程Ｓ１０３と、第１樹脂含浸工程Ｓ１０８と、樹脂硬化工程Ｓ１０９とを有し、第１樹脂含浸工程Ｓ１０８の前に低収縮材積層工程Ｓ１０４を有することを特徴としている。

また、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００は、第１繊維散布工程Ｓ１０３の前に、第１離型材供給工程Ｓ１０１と第１樹脂積層工程Ｓ１０２とを有し、第１繊維散布工程Ｓ１０３の後に、低収縮材積層工程Ｓ１０４を有している。さらに、低収縮材積層工程Ｓ１０４の後で、第１樹脂含浸工程Ｓ１０８の前に、第２樹脂積層工程Ｓ１０７を有し、第２樹脂積層工程Ｓ１０７の前に、第２離型材供給工程Ｓ１０５および第２樹脂塗布工程Ｓ１０６を有している。以下、これらの各工程について、詳細に説明する。

第１離型材供給工程Ｓ１０１は、図３に示すように、たとえば、ロール状に巻回されたフィルム状の第１離型材１１を巻き出してローラ（図示省略）によって搬送することで、第１離型材１１を供給する工程である。図２に示すように、この第１離型材供給工程Ｓ１０１の次に、第１樹脂積層工程Ｓ１０２が行われる。

第１樹脂積層工程Ｓ１０２は、図３に示すように、たとえば、第１離型材供給工程Ｓ１０１で供給された第１離型材１１の上に、前述の熱硬化性樹脂の第１ペースト１３を積層する工程である。より具体的には、第１樹脂積層工程Ｓ１０２は、フィルム状の第１離型材１１の上に、第１ペースト１３を塗布する第１樹脂塗布工程である。第１ペースト１３は、たとえば、図示を省略するドクターブレードによって、第１離型材１１の上に均一に塗布される。図２に示すように、この第１樹脂積層工程Ｓ１０２の次に、第１繊維散布工程Ｓ１０３が行われる。

第１繊維散布工程Ｓ１０３は、図３に示すように、たとえば、熱硬化性樹脂の第１ペースト１３上に、ロービングカッターＣなどの切断装置によって、所定の長さに切断された第１強化繊維１２を散布する工程である。このように、本実施形態のＳＭＣの製造方法において、第１繊維散布工程Ｓ１０３は、第１離型材供給工程Ｓ１０１と第１樹脂積層工程Ｓ１０２を経て、第１離型材１１の上に積層された第１ペースト１３に対して行われる。図２に示すように、この第１繊維散布工程Ｓ１０３の次に、低収縮材積層工程Ｓ１０４が行われる。

低収縮材積層工程Ｓ１０４は、図３に示すように、たとえば、第１強化繊維１２が散布された第１ペースト１３の上にフィルム状の低収縮材１４を積層する工程である。より具体的には、低収縮材積層工程Ｓ１０４は、たとえば、ロール状に巻回されたフィルム状の低収縮材１４を巻き出してローラ（図示省略）によって搬送することで、低収縮材１４を供給して第１強化繊維１２が散布された第１ペースト１３の上に積層する工程である。

これにより、第１離型材１１と低収縮材１４との間に第１強化繊維１２と第１ペースト１３とが挟まれた状態になる。図２に示すように、この低収縮材積層工程Ｓ１０４の次に、第２樹脂積層工程Ｓ１０７が行われるが、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００では、その前に、第２離型材供給工程Ｓ１０５と第２樹脂塗布工程Ｓ１０６とが行われる。

第２離型材供給工程Ｓ１０５は、図３に示すように、たとえば、前述の第１離型材１１と同様に、ロール状に巻回されたフィルム状の第２離型材１６を巻き出してローラＲによって搬送することで、第２離型材１６を供給する工程である。第２樹脂塗布工程Ｓ１０６は、図３に示すように、たとえば、第２離型材１６の上に、前述の熱硬化性樹脂の第１ペースト１３と同様に、熱硬化性樹脂の第２ペースト１５を塗布する工程である。

図２に示すように、これら第２離型材供給工程Ｓ１０５および第２樹脂塗布工程Ｓ１０６は、前述の第１離型材供給工程Ｓ１０１から低収縮材積層工程Ｓ１０４までと並行して行うことができる。これにより、製造工程および製造ラインの短縮化が可能になる。低収縮材積層工程Ｓ１０４および第２樹脂塗布工程Ｓ１０６の次に、第２樹脂積層工程Ｓ１０７が行われる。

第２樹脂積層工程Ｓ１０７は、図３に示すように、たとえば、低収縮材１４の上に熱硬化性樹脂の第２ペースト１５を積層する工程である。より詳細には、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００において、第２樹脂積層工程Ｓ１０７は、たとえば、低収縮材１４の上に、第２ペースト１５が塗布された第２離型材１６を積層させる工程である。これにより、低収縮材１４の上に、第２ペースト１５と第２離型材１６を同時に積層することができる。図２に示すように、この第２樹脂積層工程Ｓ１０７の次に、第１樹脂含浸工程Ｓ１０８が行われる。

第１樹脂含浸工程Ｓ１０８は、図３に示すように、たとえば、含浸ロールＩＲによって第１ペースト１３に圧力を加えることで、第１離型材１１と低収縮材１４との間で第１ペースト１３を第１強化繊維１２に含浸させる工程である。含浸ロールＩＲは、たとえば、第１ペースト１３を含むＳＭＣ１０を構成する素材の積層体１０ａの厚さ方向両側に対向して配置される。

含浸ロールＩＲは、たとえば、この積層体１０ａを送り方向Ｆに送るために回転しながら、この積層体１０ａを厚さ方向両側から挟み込むことで、第１ペースト１３に圧力を加えて第１強化繊維１２に含浸させる。これにより、図１に示すＳＭＣ１０を製造することができる。図２に示すように、この第１樹脂含浸工程Ｓ１０８の次に、樹脂硬化工程Ｓ１０９が行われる。

樹脂硬化工程Ｓ１０９は、第１強化繊維１２に含浸させた第１ペースト１３を加熱して硬化させる工程である。この樹脂硬化工程Ｓ１０９は、たとえば、第１樹脂含浸工程Ｓ１０８によって得られたＳＭＣ１０を、熱プレス成形する工程である。この場合、一枚のＳＭＣ１０を熱プレス成形してもよいし、複数のＳＭＣ１０を積層させて熱プレス成形してもよい。この樹脂硬化工程Ｓ１０９において加熱された熱硬化性樹脂の第１ペースト１３および第２ペースト１５は、硬化するとともに収縮しようとする。

しかし、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００では、前述のように、低収縮材積層工程Ｓ１０４において、第１ペースト１３の上にフィルム状の低収縮材１４を積層している。そのため、樹脂硬化工程Ｓ１０９において、第１ペースト１３の収縮が低収縮材１４によって抑制され、ＳＭＣ１０の反りを低減することができる。なお、低収縮材１４の熱収縮率は、熱硬化性樹脂の第１ペースト１３および第２ペースト１５の熱収縮率よりも低い。ここで、熱収縮率とは、ある物体の温度が１℃上昇したときに、その物体に生ずる収縮の割合をいう。

より詳細には、樹脂硬化工程Ｓ１０９において加熱された低収縮材１４は、全体が溶融することなく、表面部分が溶融して熱硬化性樹脂や強化繊維と相溶し、熱硬化性樹脂や強化繊維の濡れ性が向上する。したがって、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００によって製造されたＳＭＣ１０およびその成形品は、低収縮材１４の結晶層の存在により、熱硬化性樹脂の硬化収縮が面全体で抑制され、反りが低減される。

なお、樹脂硬化工程Ｓ１０９では、一層のＳＭＣ１０を熱プレス成形することで、一層のＳＭＣ１０からなる成形品を成形することができる。また、樹脂硬化工程Ｓ１０９では、複数のＳＭＣ１０を積層させて熱プレス成形することで、多層のＳＭＣ１０からなる成形品を成形することができる。いずれの場合にも、低収縮材１４の結晶層が存在するため、熱硬化性樹脂の硬化が収縮面全体で抑制され、成形品の反りが低減される。

また、樹脂硬化工程Ｓ１０９では、たとえばプレス成形金型の上型と下型の温度差により、成形品の表面側と裏面側で生じる材料収縮量の差を、低収縮材１４によって低減し、成形面内のうねりや成形品全体の反りを抑制することができる。また、樹脂硬化工程Ｓ１０９では、熱硬化性樹脂と強化繊維との間の線膨張係数の差によって冷却過程で生じる収縮差を、低収縮材１４によって低減し、成形品の反りや変形を抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００は、熱硬化性樹脂のペーストまたはそのペーストの上に散布された強化繊維の上にフィルム状の低収縮材１４を積層する低収縮材積層工程Ｓ１０４を有している。したがって、熱硬化性樹脂のペーストを加熱して硬化させる硬化工程において、フィルム状の低収縮材１４によって、熱硬化性樹脂の硬化収縮を抑制し、熱硬化性樹脂に低収縮剤を添加することなく、ＳＭＣ１０の反りを低減することができる。

なお、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ１００では、低収縮材積層工程Ｓ１０４を第１繊維散布工程Ｓ１０３の後に行う例について説明したが、低収縮材積層工程Ｓ１０４は、第１繊維散布工程Ｓ１０３の前に行ってもよい。この場合、低収縮材積層工程Ｓ１０４において、第１ペースト１３の上に、直接、低収縮材１４を積層させ、その次に第１繊維散布工程Ｓ１０３を行って低収縮材１４の上に第１強化繊維１２を散布し、その次に第２樹脂積層工程Ｓ１０７を行うことができる。

または、第２樹脂塗布工程Ｓ１０６の後に、第１繊維散布工程Ｓ１０３を行って、第２ペースト１５の上に第１強化繊維１２を散布し、その後、第２樹脂積層工程Ｓ１０７を行ってもよい。このように、低収縮材積層工程Ｓ１０４を第１繊維散布工程Ｓ１０３の前に行う場合、第１離型材１１、第１ペースト１３、低収縮材１４、第１強化繊維１２に含浸された第２ペースト１５、および第２離型材１６が、この順に積層されたＳＭＣを製造することができる。

［実施形態２］
次に、本発明のＳＭＣの製造方法の実施形態２について説明する。図４は、本発明の実施形態２に係るＳＭＣの製造方法によって製造されるＳＭＣ２０の一例を示す概略断面図である。このＳＭＣ２０は、たとえば、第１離型材２１と、第１強化繊維２２に含浸された熱硬化性樹脂の第１ペースト２３および第２ペースト２４と、低収縮材２５と、第２強化繊維２６に含浸された熱硬化性樹脂の第３ペースト２７および第４ペースト２８と、第２離型材２９とが、この順で積層された積層体である。

図４に示すＳＭＣ２０において、第１離型材２１および第２離型材２９、第１強化繊維２２および第２強化繊維２６、熱硬化性樹脂の第１ペースト２３から第４ペースト２８、ならびに低収縮材２５は、それぞれ、図１に示すＳＭＣ１０における、第１離型材１１および第２離型材１６、第１強化繊維１２、熱硬化性樹脂の第１ペースト１３および第２ペースト１５、ならびに低収縮材１４と同様のものを用いることができる。

図５は、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００のフロー図である。図６は、図５に示すＳＭＣの製造方法Ｓ２００を実施するための製造装置Ｅ２の一例を示す概略図である。本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００は、前述の実施形態１のＳＭＣの製造方法Ｓ１００と同様に、第１繊維散布工程Ｓ２０３と、第１樹脂含浸工程Ｓ２０６と、樹脂硬化工程Ｓ２１３とを有し、第１樹脂含浸工程Ｓ２０６の前に低収縮材積層工程Ｓ２０５を有することを特徴としている。

また、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００は、図５に示すように、たとえば、第１繊維散布工程Ｓ２０３の前に、前述の実施形態１と同様の第１離型材供給工程Ｓ２０１と第１樹脂積層工程Ｓ２０２を有している。前述の実施形態１と同様に、第１離型材供給工程Ｓ２０１は、図６に示す第１離型材２１を供給する工程であり、第１樹脂積層工程Ｓ２０２は、第１離型材２１の上に熱可塑性樹脂の第１ペースト２３を積層する工程である。また、第１繊維散布工程Ｓ２０３は、第１ペースト２３の上に切断された第１強化繊維２２を散布する工程である。

また、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００は、図５に示すように、たとえば、第１繊維散布工程Ｓ２０３の後に、第２樹脂積層工程Ｓ２０４を有している。第２樹脂積層工程Ｓ２０４は、図６に示すように、第１強化繊維２２が散布された第１ペースト２３の上に、熱硬化性樹脂の第２ペースト２４を積層する工程である。より具体的には、第２樹脂積層工程Ｓ２０４は、第１強化繊維２２が散布された第１ペースト２３の上に、熱硬化性樹脂の第２ペースト２４を塗布する第２樹脂塗布工程である。

また、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００は、図５に示すように、第２樹脂積層工程Ｓ２０４の後に、低収縮材積層工程Ｓ２０５と、第１樹脂含浸工程Ｓ２０６を有している。低収縮材積層工程Ｓ２０５は、前述の実施形態１のＳＭＣの製造方法Ｓ１００と同様に低収縮材２５を供給して、第２ペースト２４の上に積層する工程である。第１樹脂含浸工程Ｓ２０６は、図６に示すように、たとえば、含浸ロールＩＲ１によって第１ペースト２３および第２ペースト２４に圧力を加えることで、第１ペースト２３および第２ペースト２４を第１強化繊維２２に含浸させる工程である。

含浸ロールＩＲ１は、たとえば、第１ペースト２３および第２ペースト２４を含むＳＭＣ２０を構成する素材の積層体２０ａの厚さ方向両側に対向して配置される。含浸ロールＩＲ１は、たとえば、積層体２０ａを送り方向Ｆに送るために回転しながら、積層体２０ａを厚さ方向両側から挟み込むことで、第１ペースト２３および第２ペースト２４に圧力を加え、これらを第１強化繊維２２に含浸させる。これにより、第１強化繊維２２に対する第１ペースト２３および第２ペースト２４の濡れ性を向上させることができる。

また、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００は、図５に示すように、第１樹脂含浸工程Ｓ２０６の後で樹脂硬化工程Ｓ２１３の前に、第３樹脂積層工程Ｓ２０７と、第２繊維散布工程Ｓ２０８と、第４樹脂積層工程Ｓ２１１と、第２樹脂含浸工程Ｓ２１２と、を有している。第３樹脂積層工程Ｓ２０７は、図６に示すように、たとえば、低収縮材２５の上に熱硬化性樹脂の第３ペースト２７を積層させる工程である。より具体的には、第３樹脂積層工程Ｓ２０７は、低収縮材２５の上に第３ペースト２７を塗布する第３樹脂塗布工程である。

第２繊維散布工程Ｓ２０８は、図６に示すように、たとえば、第３ペースト２７上に、所定の長さに切断された第２強化繊維２６を散布する工程である。このように、複数回の繊維散布工程を有する場合には、一層あたりの強化繊維量を削減することが可能になり、強化繊維に対する熱硬化性樹脂のペーストの濡れ性を向上させることができる。

第４樹脂積層工程Ｓ２１１は、図６に示すように、たとえば、第２強化繊維２６が散布された第３ペースト２７の上に、熱硬化性樹脂の第４ペースト２８を積層させる工程である。ここで、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００は、図５に示すように、この第４樹脂積層工程Ｓ２１１の前に、第２離型材供給工程Ｓ２０９と第４樹脂塗布工程Ｓ２１０を有している。

第２離型材供給工程Ｓ２０９は、前述の実施形態１のＳＭＣの製造方法Ｓ１００と同様に、図６に示すように、たとえば、ロール状に巻回されたフィルム状の第２離型材２９を巻き出してローラＲによって搬送することで、第２離型材２９を供給する工程である。第４樹脂塗布工程Ｓ２１０は、図６に示すように、たとえば、第２離型材２９の上に熱硬化性樹脂の第４ペースト２８を塗布する工程である。

図５に示すように、これら第２離型材供給工程Ｓ２０９および第４樹脂塗布工程Ｓ２１０は、前述の第１離型材供給工程Ｓ２０１から第２繊維散布工程Ｓ２０８までの工程と並行して行うことができる。これにより、製造工程の短縮化および製造ラインの短縮化が可能になる。第２繊維散布工程Ｓ２０８および第４樹脂塗布工程Ｓ２１０の次に、第４樹脂積層工程Ｓ２１１が行われる。

本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００において、第４樹脂積層工程Ｓ２１１は、図６に示すように、たとえば、第２強化繊維２６が散布された第３ペースト２７の上に、第４ペースト２８が塗布された第２離型材２９を積層させる工程である。これにより、第２強化繊維２６が散布された第３ペースト２７の上に、第４ペースト２８と第２離型材２９を同時に積層することができる。図５に示すように、この第４樹脂積層工程Ｓ２１１の次に、第２樹脂含浸工程Ｓ２１２が行われる。

第２樹脂含浸工程Ｓ２１２は、図６に示すように、たとえば、含浸ロールＩＲ２によって第３ペースト２７および第４ペースト２８に圧力を加えることで、第３ペースト２７および第４ペースト２８を第２強化繊維２６に含浸させる工程である。含浸ロールＩＲ２は、たとえば、第３ペースト２７および第４ペースト２８を含むＳＭＣ２０を構成する素材の積層体２０ｂの厚さ方向両側に対向して配置される。

含浸ロールＩＲ２は、たとえば、積層体２０ｂを送り方向Ｆに送るために回転しながら、積層体２０ｂを厚さ方向両側から挟み込むことで、第３ペースト２７および第４ペースト２８に圧力を加え、これらを第２強化繊維２６に含浸させる。なお、この第２樹脂含浸工程Ｓ２１２において、第１ペースト２３および第２ペースト２４にも圧力を加え、第１ペースト２３および第２ペースト２４の第１強化繊維２２への含浸をさらに進行させることもできる。これにより、図４に示すＳＭＣ２０を製造することができる。このように、複数回の樹脂含浸工程を有することで、強化繊維に対する熱硬化性樹脂の含浸性が向上し、層間剥離を防止することができる。

また、図５に示すように、第２樹脂含浸工程Ｓ２１２の後に樹脂硬化工程Ｓ２１３を有することで、一層のＳＭＣ２０を用いた成形品、または多層のＳＭＣ２０を用いた成形品を製造することができる。このとき、前述のように、低収縮材積層工程Ｓ２０５において低収縮材２５を積層することで、第１ペースト２３、第２ペースト２４、第３ペースト２７、および第４ペースト２８の収縮が低収縮材２５によって抑制され、ＳＭＣ２０の反りを低減することができる。また、低収縮材積層工程Ｓ２０５において、ＳＭＣ２０に低収縮材２５を積層させるため、各樹脂積層工程において積層される熱硬化性樹脂のペーストに対しては、低収縮剤を添加する必要はない。

以上説明したように、本実施形態のＳＭＣの製造方法Ｓ２００は、熱硬化性樹脂のペーストまたはそのペーストの上に散布された強化繊維の上にフィルム状の低収縮材２５を積層する低収縮材積層工程Ｓ２０５を有している。したがって、前述の実施形態１のＳＭＣの製造方法Ｓ１００と同様の効果を得ることができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１０ＳＭＣ
１２第１強化繊維
１３第１ペースト
１４低収縮材
２０ＳＭＣ
２２第１強化繊維
２３第１ペースト
２５低収縮材
Ｓ１００ＳＭＣの製造方法
Ｓ１０３第１繊維散布工程
Ｓ１０４低収縮材積層工程
Ｓ１０８第１樹脂含浸工程
Ｓ１０９樹脂硬化工程
Ｓ２００ＳＭＣの製造方法
Ｓ２０３第１繊維散布工程
Ｓ２０５低収縮材積層工程
Ｓ２０６第１樹脂含浸工程
Ｓ２１３樹脂硬化工程

Claims

熱硬化性樹脂の第１ペーストの上に切断された第１強化繊維を散布する第１繊維散布工程と、前記第１ペーストを前記第１強化繊維に含浸させる第１樹脂含浸工程と、前記第１強化繊維に含浸させた前記第１ペーストを加熱して硬化させる樹脂硬化工程と、を有するシートモールディングコンパウンドの製造方法であって、
前記第１樹脂含浸工程の前に、前記第１ペーストの上にフィルム状の低収縮材を積層する低収縮材積層工程を有することを特徴とするシートモールディングコンパウンドの製造方法。