JP3389724B2 - メッキ用smcシート及びその製造装置 - Google Patents

メッキ用smcシート及びその製造装置

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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、強化用繊維材料にマト
リックス樹脂を含浸させたシート・モールディング・コ
ンパウンド(SMCという)シートの製造装置に関し、
特にそのSMCシートを用いた成形品の片面にメッキを
施すものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガラス繊維などの強化用繊維材料にマト
リックス樹脂を含浸させたSMCシートは、FRP(繊
維強化熱硬化性樹脂)成形品の成形材料として自動車の
パネル等の多くの分野で使用されている。このSMCシ
ートの製造装置は、例えば特開平5−220742号公
報に記載されており、その概略を図8示す。直径1〜5
0μm のガラスモノフィラメントを多数本収束したロー
ビング1をチョッパ2で切断し、長さ5〜50mmとした
チョップドストランド3をキャリヤフイルム5上に落下
させる。キャリヤフイルム5の表面には、不飽和ポリエ
ステル樹脂のようなマトリックス樹脂4のペーストがド
クターナイフで塗布されており、チョップドストランド
3をその上からマトリックス樹脂のペーストが塗布され
た他のキャリヤフイルム5でサンドイッチ状に重ね合わ
せてSMCシートを形成し、巻取りロール9で巻取る。
【0003】上記の装置でSMCシートが能率的に製造
できるが、この装置で製造したSMCシートは、チョッ
パ2で所定の一定の長さに切断されて落下したチョップ
ドストランド3の長さ方向がランダムとなるため、この
SMCシートを用いて金型で加熱、加圧して成形したF
RP製品20は、図9に示すように各部位の強度と剛性
Fが、製品の長手方向、幅方向及び厚み方向ともにほぼ
等しい擬似等方性となる。この擬似等方性は、一般のF
RP製品にとっては好ましい特性ではあるが、FRP製
品の種類によっては次の問題がある。
【0004】図6、図7は矩形状の平面パネルをFRP
製とし、その表面となる片面のみに金属メッキ10を施
したもので、図6はその断面の一部を示す。FRP成形
品20の片面に密着した金属メッキ層10の収縮力(図
に矢印で示す)によって、FRP成形品の片面側に図に
破線矢印で示す収縮力が働き、破線21で示すように変
形する。したがって図7に示すように、FRPパネルの
全体が反ってしまい、平面とならない。
【0005】上記のようなFRP製品の成形材料とし
て、擬似等方性でなく強度と剛性が厚み方向に傾斜機能
を有するSMCシートを使用すると有利となる。例えば
図5に示すように、SMCシートを用いてFRPを成形
し、その片側表面をメッキして鏡を作る場合、厚み方向
の強度と剛性が傾斜特性を有するSMCシート、すなわ
ち、表面の1側の強度と剛性が大、中間部が中、他側の
表面が小となるSMCシートをを用い、強度と剛性が大
きい側を半径R0の凸の金型を使用してFRP30を成
形し、その強度と剛性が低い側の表面に金属メッキ10
した鏡は、半径R0を維持して設計どおりの鏡面が得ら
れる。これに対して、従来の擬似等方性のSMCシート
を用いて同様にして作った鏡は、破線20で示すように
メッキ層側に反るので、設計値半径R0がそれより大き
な半径R1となってしまい、所期の鏡面が得られなくな
る。
【0006】特開平5−220742号公報には、樹脂
塗布装置とガラスチョッパーとを複数組キャリヤフイル
ムの進行方向に直列的に設置し、樹脂と強化用ガラス繊
維を交互にサンドイッチ状に形成することにより、厚手
のSMCシートを樹脂の含浸性を良好に製作する装置が
記載されている。
【0007】特開平5−309752号公報には、分繊
飛動装置を捕集ベルトに沿って数台並設し、各分繊飛動
装置から供給する樹脂と繊維強化材の混合割合を異なら
せるか、又は単一の分繊飛動装置を用い、繊維強化材の
飛動特性に応じて飛動距離を異ならせることにより、厚
み方向の強化繊維の含有率を異ならせたSMCシート製
造方法が記載され、繊維強化材含有率が大きい側を上に
したときに曲げ強度が大きくなり、また繊維強化材の含
有率により熱伝動率が異なるので、その方面の利用が考
えられるとしている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の擬似等方性のS
MCシートを用いた成形品の片面に金属メッキを行う
と、前記のとおりメッキ製品全体に反りによる変形が発
生する。これは鏡の製作においては重大な欠陥となる。
上記特開平5−220742号公報に記載された装置
は、厚手のSMCシートを樹脂の含浸性を良好に製作す
ることができるが、厚さ方向の特性を変えるものではな
い。また、上記特開平5−309752号公報には、分
繊飛動装置を使用し厚み方向の強化繊維の含有率を異な
らせたSMCシート製造方法が記載され、そのSMCシ
ートを用いたFRP製品の耐荷重特性や熱伝動率が厚み
方向で異なる点の利用が考えられるとしているが、具体
的な適用事例は示されていない。
【0009】本発明は、強化繊維の長さや充填率を厚み
方向に変化させた傾斜機能を有するSMCシートを簡易
な構成で能率よく製造することができる装置を提供し、
またそのSMCシートを用いたFRPの片面にメッキを
施したときに、変形を生じないメッキ製品を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のSMCシート製
造装置は、強化繊維を切断するチョッパを設置し、該チ
ョッパで切断した強化繊維をマトリックス樹脂が塗布さ
れたキャリヤフイルム上に散布し、その上にマトリック
ス樹脂が塗布された他のキャリヤフイルムを合体させて
SMCシートを製造する装置において、前記強化繊維の
切断用チョッパを複数前記キャリヤフイルムの移送方向
に直列に設置し、該複数の切断用チョッパで切断する強
化繊維の長さを同じとし、前記キャリヤフイルムの厚さ
方向に積層する強化繊維の充填量を大小に変化させたS
MCシートの製造装置である。本発明のSMCシート
は、シートの厚さ方向に積層する強化繊維の長さを長短
に変化させたSMCシート又はシートの厚さ方向に積層
する強化繊維の充填率を大小に変化させたSMCシート
を用いてFRP成形体を成形し、該成形体の強化繊維の
長さの短い側又は強化繊維の充填率の小さい側の表面の
みに金属メッキ層を形成したものである。
【0011】
【作用】本発明のSMCシート製造装置は、シートの厚
み方向の充填率を段階的に変えたSMCシートが、チョ
ッパを増設するだけ従来の製造装置を基本的に変えずに
得られる。また、得られたSMCシートを用いたFRP
成形体の片面のみに金属メッキを施した製品は、金属メ
ッキ層が収縮したときに、その収縮に伴う変形を吸収
し、全体として反りによる変形が抑制される。
【0012】
【実施例】図1は、キャリヤフイルム上に3種類の長さ
の異なる強化繊維又は3種類に充填率を異ならせた強化
繊維を形成する装置の説明図で、図2は長さの異なる強
化繊維切断用のチョッパ、図3は強化繊維の充填率を異
ならせるチョッパの説明図である。ガラスモノフィラメ
ントを多数本集束したロービング1をチョッパ2Aで所
定の長さに切断し、チョップドストランド3Aをマトリ
ックス樹脂4のペーストが塗布されたキャリヤフイルム
5上に落下させて無配向に散布し、そのチョップドスト
ランド3Aの上にマトリックス樹脂タンクの分岐パイプ
6Aからマトリックス樹脂を散布し、キャリヤフイルム
5上に強化繊維とマトリックス樹脂との混合ペーストA
を形成する。これまでの工程は、図8に示す従来の製造
装置と基本的に同じである。
【0013】キャリヤフイルム5の進行方向に、更にロ
ービング1とチョッパ2Bとを設置し、チョップドスト
ランド3Aと長さが異なるように切断したチョップドス
トランド3Bを混合ペーストA上に散布する。キャリヤ
フイルム5の進行方向に、他のキャリヤフイルム5Cの
移送装置を設置し、その上方にロービング1、チョッパ
2C、マトリックス樹脂4C及びその分岐パイプ6Cを
設置し、チョップドストランド3A及び3Bと異なる長
さ切断したチョップドストランド3Cをマトリックス樹
脂4Cのペーストが塗布された他のキャリヤフイルム5
C上に落下させて無配向に散布し、そのチョップドスト
ランド3Cの上にマトリックス樹脂タンクの分岐パイプ
6Cからマトリックス樹脂を散布し、キャリヤフイルム
5C上に強化繊維とマトリックス樹脂との混合ペースト
Bを形成する。キャリヤフイルム5と5Cをコンパクシ
ョンロールで圧着し、両キャリヤフイルム5,5Cをサ
ンドイッチ状に重ね合わせてSMCシート8を形成し、
巻取りロール9で巻取る。
【0014】前記SMCシート製造装置に使用する各チ
ョッパは、図2Aに示すように外径を同じとし、チョッ
パ2Aでは刃を例えば2枚、チョッパ2Bではを4枚、
チョッパ2Cでは刃を8枚とし、全て同じ回転速度で駆
動する。図1において矢印方向に移動するキャリヤフイ
ルム5上に落下して散布されるチョップドストランド
は、3Aの繊維長が大、3Bが中、キャリヤフイルム5
C上に落下して散布される3Cが短となり、SMCシー
ト8内に積層されたチョップドストランド3A,3B,
3Cは、境界部では混ざり合ってそれぞれランダムに配
向され、厚さ方向に強化繊維の長さが長短に傾斜したも
のとなる。
【0015】図2Bに各チョッパの他の実施例を示す。
各チョッパ2A1,2B1,2C1の刃数を同じ4枚とし、
外径を大中小としてそれぞれ同じ回転速度で駆動するよ
うにしたものであり、前記の実施例と同様に3Aの繊維
長が大、3Bが中、3Cが短となり、SMCシート8内
のチョップドストランドは、厚さ方向に強化繊維の長さ
が長短に傾斜したものとなる。
【0016】図3に各チョッパの更に別の実施例を示
す。各チョッパ2A2,2B2,2C2の刃数を同じ4枚、
外径も同じとし、各チョッパの回転速度を変えて駆動す
るようにしたものである。各チョッパの回転速度をω1
>ω2>ω3とすると、チョップドストランド3A,3
B,3Cの繊維長は同じで強化繊維の充填率が3Aが
大、3Bが中、3Cが小となり、SMCシート8内のチ
ョップドストランドは、厚さ方向に強化繊維の充填率が
傾斜したものとなる。
【0017】上記の装置で製造したSMCシート8は、
厚さ方向に強化繊維の長さが段階的に長から短に変化し
たもの又は厚さ方向に強化繊維の充填率が段階的に変化
したものとなる。このSMCシートを用いたFRP成形
品の片側の表面に、図4に示すように金属メッキ10を
施す。この場合金属メッキを施す側は、図4Aでは強度
と剛性が小さい短繊維チョップドストランド3C側と
し、図4Bでも強度と剛性が小さくなる充填率Vfの小
さい側とする。
【0018】図5に示すように、前記の方法でFRP成
形体の片側表面を金属メッキして鏡を製作した場合、金
属メッキ層10が収縮したときに、金属メッキ層10に
密着したFRP部分(3C:短繊維又はVf:小)の強
度と剛性が低いので金属メッキ層10の収縮に伴う変形
を吸収し、反対側のFRP部分(3A:長繊維又はV
f:大)は強度と剛性が大であるので全体として反りに
よる変形がなく、図5に示すように、メッキした鏡は半
径R0を維持して設計どおりの鏡面が得られる。
【0019】上記の実施例では、熱硬化性樹脂をマトリ
ックス樹脂としたSMCシートについて説明したが、熱
可塑性樹脂をマトリックス樹脂としたFRTP成形用の
スタンパブルシートにも適用でき、また強化用繊維は、
ガラス繊維に限らず、炭素繊維、ボロン繊維、ケプラー
等とすることができる。
【0020】
【発明の効果】本発明は、簡単な構成の装置で強化繊維
の充填率を厚み方向に変化させた傾斜機能を有するSM
Cシートを能率よく製造することができ、また製造した
SMCシートを用いたFRP成形体の片面に金属メッキ
を施したものは、金属メッキ層の収縮を吸収して反りに
よる変形が抑制され、精密な製品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のSMCシートの製造装置の実施例の説
明図。
【図2】各チョッパの実施例の説明図。
【図3】各チョッパの更に別の実施例の説明図。
【図4】SMCシートを用いたメッキ製品の説明図。
【図5】SMCシートを用いて製作した鏡の特性の説明
図。
【図6】従来のSMCシートを使用したメッキ製品の特
性の説明図。
【図7】従来のSMCシートを使用したメッキ製品の変
形を示す斜視図。
【図8】従来のSMCシートの製造装置の説明図。
【図9】従来のSMCシートの特性の説明図。
【符号の説明】
1 ロービング 2A,2B,2C チョッパ 3
A,3B,3C チョップドストランド 4,4C マ
トリックス樹脂 5,5C キャリヤフイルム 8
SMCシート 10 金属メッキ層 30 FR
P製鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // B29K 105:06 B29L 9:00 B29L 9:00 B29C 67/14 X (56)参考文献 特開 昭50−108372(JP,A) 特開 平5−220742(JP,A) 特開 平3−47740(JP,A) 特開 平5−309752(JP,A) 特開 昭58−8733(JP,A) 特開 平5−156051(JP,A) 特開 平5−177654(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29B 11/16 C25D 5/56

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強化繊維を切断するチョッパを設置し、
    該チョッパで切断した強化繊維をマトリックス樹脂が塗
    布されたキャリヤフイルム上に散布し、その上にマトリ
    ックス樹脂が塗布された他のキャリヤフイルムを合体さ
    せてSMCシートを製造する装置において、前記強化繊
    維の切断用チョッパを複数前記キャリヤフイルムの移送
    方向に直列に設置し、該複数の切断用チョッパで切断す
    る強化繊維の長さを同じとし、前記キャリヤフイルムの
    厚さ方向に積層する強化繊維の充填量を大小に変化させ
    たことを特徴とするSMCシートの製造装置。
  2. 【請求項2】 シートの厚さ方向に積層する強化繊維の
    長さを長短に変化させたSMCシートを用いてFRP成
    形体を成形し、該成形体の強化繊維の長さが短い側の表
    面のみに金属メッキ層を形成したことを特徴とするメッ
    キ製品。
  3. 【請求項3】 シートの厚さ方向に積層する強化繊維の
    充填率を大小に変化させたSMCシートを用いてFRP
    成形体を成形し、該成形体の強化繊維の充填率の小さい
    側の表面のみに金属メッキ層を形成したことを特徴とす
    るメッキ製品。
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