JP2588675B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートの成形方法 - Google Patents

繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートの成形方法

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JP2588675B2 JP31817592A JP31817592A JP2588675B2 JP 2588675 B2 JP2588675 B2 JP 2588675B2 JP 31817592 A JP31817592 A JP 31817592A JP 31817592 A JP31817592 A JP 31817592A JP 2588675 B2 JP2588675 B2 JP 2588675B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
スタンパブルシートの成形方法に関するものであり、特
に自動車用の一方向の機械的強度が要求されるバンパー
ビームなどの構造部品の圧縮成形方法に適している。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車の樹脂製バンパーの保護緩
衝部品として金属製のバンパービームが用いられてき
た。しかし、金属製のバンパービームは製造に際して溶
接等の複雑かつ煩雑な作業工程を必要とする。また、自
動車の燃費効率向上の点から、より軽量な材料が以前に
も増して強く求められているが、金属製ではこのような
課題を解決する方法が限界に達していた。これに対し、
特開昭62−240514号公報に一方向に引き揃えた
補強長繊維と長繊維マットとの積層体に熱可塑性樹脂を
含浸せしめた一方向繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブル
シートの製造と、そのスタンパブルシートを使った軽量
化されたバンパービームの製造法が提案されている。し
かし、繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシート成形品
は、金属製と比較して軽量化の効果はあるが、成形品の
強度のばらつきが大きく製造上の問題となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、繊維
強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートの成形品の強度の
ばらつきを低減し、強度を安定化することのできる成形
方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、繊維強化熱可
塑性樹脂スタンパブルシートを加熱溶融し金型にて成形
する方法において、抄紙法により製造された繊維強化熱
可塑性樹脂スタンパブルシートのブランク材を加熱溶融
した後、ロール状に巻き、金型の開口部の中央に位置す
るように前記のロール状に巻いたブランク材を配置して
成形することを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂スタン
パブルシートの成形方法である。
【0005】つづいて、図面に基づいて本発明の内容を
詳細に説明する。繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシ
ートの一般的成形方法は、図2の凸下金型の凸部上部
に、あるいは図3の凹下金型の凹部内部に成形品の体積
に合わせて所定のブランク材を積層する。通常バンパー
ビームを製造する場合には、図4に示すように、ブラン
ク材は4枚から10枚程度積層する。
【0006】本発明による成形方法では、図5に示すよ
うに成形品の体積に合わせて1枚のブランク材1に切り
出し加熱溶融した後、ブランク材1をロール状2に巻
き、成形に供することを特徴とする。この成形方法を用
いることにより、成形品のウェルドの発生が大幅に減少
し、成形品強度のばらつきが低減する。これに対して、
図6に示すように細分化したブランク材3を積層5して
成形する従来の方法では、ブランク材の切断面4が多数
存在するために成形品にウェルドを生じやすい。そのた
めに成形品強度が低下し、強度のばらつきの原因とな
る。
【0007】本発明による成形方法に用いられる繊維強
化熱可塑性樹脂スタンパブルシートは、抄紙法により製
造されることを特徴とする。ラミネート法により製造さ
れた連続ガラス繊維マット強化熱可塑性樹脂スタンパブ
ルシートの場合、連続ガラス繊維のマットを使用してい
るために加熱時のブランク材の剛性が高く、ロール状に
巻きとることが困難であり適さない。
【0008】本発明による成形方法は、図7及び図8に
示すように金型の開口部中央にロール状に巻いたブラン
ク材を配置して成形することを特徴とする。ブランク材
が中央に配置されない場合、配置された側にバリが発生
したり、その反対側に欠肉を生じ、不良品の原因とな
る。また、図7のように設置された金型の凹下金型の開
口部にロール状に巻いたブランク材を配置するのは容易
に行えるが、図8のように設置された金型の凸下金型の
凸部上部にロール状に巻いたブランク材を配置する場
合、ロール状の巻きが解けないようにテープなどによる
仮止め等の処置をするのが好ましい。
【0009】本発明においてブランク材をロール状に巻
く方法は、ブランク材の両端をピンやロボットのアーム
にてはさみ、機械的に巻き取る方法や手動にて巻き取る
方法等が用いられるが、特に限定されるものではない。
この時、ブランク材を螺旋状等に巻いてもよい。また、
一枚のブランク材で成形品の所定の体積を満たすのが困
難な場合などは、2枚以上のブランク材を加熱後、全体
または一部を重ね合わせてロール状に巻いてもよい。本
発明による成形方法では、成形品の欠肉や大量のバリを
生じない範囲内であれば、ブランク材の長短に関係なく
均一な成形が可能である。
【0010】本発明において用いられる繊維強化熱可塑
性樹脂スタンパブルシートとしては、20〜60重量
%、特に30〜50重量%の強化繊維を含有するものが
好ましい。強化繊維としては、ガラス、金属、炭素繊維
などの無機繊維または有機繊維などが挙げられ、これら
を単独に用いても、2種類以上を組み合わせて用いても
よい。これらの繊維の長さは、1〜50mmである不連続
繊維が用いられる。特に6mm〜25mmの長さが好まし
い。同一長さのものを単独に用いても、長さの異なるも
のを併用してもよい。また、これらの繊維は単繊維状、
繊維束状の何れでもよく、それらを組み合わせて用いて
もよい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプ
ロピレンなどのポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ
スチレン、ABS、ポリアミド、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリサルフォンおよびこれらの変性体やポ
リマーブレンド、ポリマーアロイなどが挙げられる。ま
た、これらの2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
特に繊維強化による補強効果の著しい結晶性樹脂が好ま
しい。更に目的に応じて添加剤、フィラー、着色剤、発
泡剤、架橋剤などを配合することができる。
【0011】
【実施例】以下、実施例および比較例により、本発明を
具体的に説明する。本実施例中の繊維強化熱可塑性樹脂
スタンパブルシートは、強化繊維として繊維長13mm、
繊維径10μmのガラス繊維を用い、熱可塑性樹脂とし
て平均粒径200μmのポリプロピレンを用いて、抄紙
法により製造した。
【0012】評価の方法は、図9に示すバンパービーム
を成形し、圧縮試験機にて下記試験条件で3点支持圧縮
試験を行って破壊荷重を測定した。各試験は10回以上
行い、その平均値と強度ばらつきの指標として標準偏差
(n−1)を平均値で除した値を求めた。
【0013】試験条件 負荷治具 :米国MVSS Part 581に定める
バンパー衝撃試験のインパクトリッジをバンパービーム
と平行に設置 試験強度 :2mm/sec 支点間距離:620mm
【0014】実施例1 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率40重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ955mm、巾が500mmのブラン
ク材1枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出しロール状に巻き、凹下金型の開口部中央に
ブランク材が位置するように配置し成形した。表1に示
すように、成形品は強度的に高いところで安定している
ことが判る。
【0015】実施例2 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率40重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ795mm、巾が600mmのブラン
ク材1枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出しロール状に巻き、凹下金型の開口部中央に
ブランク材が位置するように配置し成形した。表1に示
すように、成形品は強度的に高いところで安定している
ことが判る。
【0016】比較例1 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率40重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ795mm、巾が60mmのブランク
材10枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出し、凸下金型の凸部上面の中央にブランク材
が位置するように積層し成形した。表1に示すように、
成形品の強度ばらつきが大きい。
【0017】比較例2 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率40重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ795mm、巾が60mmのブランク
材10枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出し、凹下金型の開口部中央にブランク材が位
置するように積層し成形した。表1に示すように、成形
品の強度ばらつきが大きい。
【0018】実施例3 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率35重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ955mm、巾が500mmのブラン
ク材1枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出しロール状に巻き、凹下金型の開口部中央に
ブランク材が位置するように配置し成形した。表1に示
すように、成形品は強度的に高いところで安定している
ことが判る。
【0019】実施例4 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率35重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ795mm、巾が600mmのブラン
ク材1枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出しロール状に巻き、凹下金型の開口部中央に
ブランク材が位置するように配置し成形した。表1に示
すように、成形品は強度的に高いところで安定している
ことが判る。
【0020】比較例3 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率35重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ795mm、巾が60mmのブランク
材10枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出し、凸下金型の凸部上面の中央にブランク材
が位置するように積層し成形した。表1に示すように、
成形品の強度ばらつきが大きい。
【0021】比較例4 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率35重量%のポリ
プロピレン製一方向強化スタンパブルシートで、ガラス
繊維の配向方向の長さ795mm、巾が60mmのブランク
材10枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210℃まで加
熱後取り出し、凹下金型の開口部中央にブランク材が位
置するように積層し成形した。表1に示すように、成形
品の強度ばらつきが大きい。
【0022】実施例5 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率40重量%のポリ
プロピレン製スタンパブルシートで、長さ955mm、巾
が500mmのブランク材1枚を遠赤外線加熱炉にて表面
温度210℃まで加熱後取り出しロール状に巻き、凹下
金型の開口部中央に位置するように配置し成形した。表
1に示すように、成形品は強度的に高いところで安定し
ていることが判る。
【0023】実施例6 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率40重量%のポリ
プロピレン製スタンパブルシートで、長さ795mm、巾
が600mmのブランク材1枚を遠赤外線加熱炉にて表面
温度210℃まで加熱後取り出しロール状に巻き、凹下
金型の開口部中央に位置するように配置し成形した。表
1に示すように、成形品は強度的に高いところで安定し
ていることが判る。
【0024】比較例5 抄紙法で製造されたガラス繊維含有率40重量%のポリ
プロピレン製スタンパブルシートで、長さ960mm、巾
が50mmのブランク材7枚、長さ570mm、巾が50mm
のブランク材5枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210
℃まで加熱後取り出し、凸下金型上に、長さ960mmの
ブランク材7枚を下部にして、その上部に長さ570mm
のブランク材5枚を載せて、凸部上面の中央に位置する
ように積層し成形した。表1に示すように、成形品の強
度ばらつきが大きい。
【0025】比較例6 ラミネート法で製造されたガラス繊維含有率42重量%
のポリプロピレン製UDスタンパブルシートで、連続ガ
ラス繊維の引き揃え方向の長さ795mm、巾が60mmの
ブランク材10枚を遠赤外線加熱炉にて表面温度210
℃まで加熱後取り出し、凸下金型の凸部上面の巾が67
mm、凹上金型の開口部の巾が91mmである金型の凸下金
型上に、凸部上面の中央にブランク材が位置するように
積層し成形した。表1に示すように、成形品の強度ばら
つきが大きい。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の繊維強化熱
可塑性樹脂スタンパブルシートの成形方法を用いると成
形品が高強度に安定するために、軽量かつ高強度なバン
パービームなどの製造が可能となる。また、強度ばらつ
きが少ないために、製造時の強度検査の回数を低減でき
るなど工程上にも有用である。更に、ブランク材の切断
回数の低減によるコストダウンの効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】バンパービームを模したU字型の成形品の略
図。
【図2】図1の成形品を成形する場合の成形品のA−A
線に沿う金型の断面図で上金型が凹型、下金型が凸型の
場合。
【図3】図1の成形品を成形する場合の成形品のA−A
線に沿う金型の断面図で上金型が凸型、下金型が凹型の
場合。
【図4】従来のブランク材の積層成形方法の略図。
【図5】本発明のブランク材とロール状に巻いたブラン
ク材の略図。
【図6】従来のブランク材と積層したブランク材の略
図。
【図7】本発明のブランク材の成形方法における成形品
のA−A線に沿う凹下金型とブランク材の断面図の略
図。
【図8】本発明のブランク材の成形方法における成形品
のA−A線に沿う凸下金型とブランク材の断面図の略
図。
【図9】本実施例にて用いたバンパービーム成形品の略
図。
【符号の説明】
1 本発明のブランク材 2 本発明のロール状に巻いたブランク材 3 従来のブランク材 4 ブランク材の切断面 5 従来の積層したブランク材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B29K 105:12 B29L 31:30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシー
    トを加熱溶融し金型にて成形する方法において、抄紙法
    により製造された繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシ
    ートのブランク材を加熱溶融した後に、ロール状に巻
    き、金型の開口部の中央に位置するように前記のロール
    状に巻いたブランク材を配置して成形することを特徴と
    する繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシートの成形方
    法。
  2. 【請求項2】 成形品が、自動車用バンパービームであ
    る請求項1記載の繊維強化熱可塑性樹脂スタンパブルシ
    ートの成形方法。
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WO2020129227A1 (ja) * 2018-12-20 2020-06-25 帝人株式会社 衝撃吸収部材の製造方法

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