JP3393309B2

JP3393309B2 - 繊維強化樹脂製ヘルメットの製造方法

Info

Publication number: JP3393309B2
Application number: JP31023193A
Authority: JP
Inventors: 賢甲野; 哲男山口; 邦夫丹羽
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 2003-04-07
Anticipated expiration: 2018-04-07
Also published as: JPH07156186A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂製ヘルメ
ットの製造方法に関し、詳しくは、可撓性シートを用い
た金型で、反応射出成形（以下、ＲＩＭ製法と称する）
あるいはレジントランスファーモールディング（以下、
ＲＴＭ製法と称する）によりヘルメットを成形するもの
で、金型内に予め配置している強化繊維に対して未反応
原料液の浸透を良好として、ヘルメット全体に樹脂を均
一に分布させるものである。

【０００２】

【従来の技術】乗車用ヘルメット、各種スポーツ用ヘル
メットあるいは工事用ヘルメットとして、耐衝撃性を向
上させるため、繊維強化樹脂製のヘルメットが従来より
提供されている。この種の繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰ
と称する）製の図５に示すヘルメットは、熱硬化性樹脂
をマトリクスとするものでは、予めヘルメット形状にプ
リフォームした強化繊維に樹脂コンパウンドを含浸させ
て加熱加圧して成形するプリフォームマッチダイ方法
や、加圧もしくは真空バッグ法により知られている。

【０００３】上記製造方法以外に、ＲＩＭ製法あるいは
ＲＴＭ製法によるＦＲＰ製ヘルメットの製造方法を本出
願人は先に提供している。（特願平３−２７２８９２
号）上記ＲＩＭ製法あるいはＲＴＭ製法は、図５に示す
成形されたヘルメット１に対して、図５に点線で概略的
に示すと共に、図６に断面図で示すように水平方向に割
り面Ｓを有する中金型２と下金型３および上金型１４と
で金型４で成形している。該金型４では、下金型３の下
端部に樹脂注入口５を設け、該注入口５と連通してヘル
メット１の頭頂部１ａに位置する１箇所のゲート６より
キャビティ７内に未反応原料液を射出し、割り面Ｓに設
けた樹脂溜まり部８を通して排出口９より余剰の未反応
原料液を排出する構成としている。また、中金型２の上
面には可撓性シート１０の外周面を固定してキャビティ
内に可撓性シート１０を挿入配置しており、加圧口１１
より圧力流体を供給して可撓性シート１０をキャビティ
型面側へ膨張させる構成としている。

【０００４】上記した金型４により繊維強化樹脂製ヘル
メット１を成形する方法は、キャビティ７の型面に沿っ
て予め強化繊維１２を配置しておき、注入口５よりＲＩ
Ｍ用あるいはＲＴＭ用の未反応混合樹脂１３を射出し、
その後、可撓性シート１０を膨張させることにより上記
未反応混合樹脂を強化繊維に含浸させつつ反応を生じさ
せて硬化させ、ヘルメット１を製造している。該ヘルメ
ット１では中金型と下金型割り面に沿って水平方向にシ
ームラインＨ１が必然的に存在する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のＦＲＰ製ヘルメ
ットの製造方法のうち、前者の熱硬化性樹脂による場
合、マトリクス樹脂は主に不飽和ポリエステル樹脂やエ
ポキシ樹脂が用いられるが、熱可塑性樹脂をマトリクス
とするＦＲＰに比べて耐衝撃性が劣る欠点がある。ま
た、製造方法の面からは加熱加圧により樹脂を硬化させ
るため、成形時間が長くかかる欠点がある。

【０００６】これに対して、後者のＲＩＭ製法およびＲ
ＴＭ製法による場合、上記欠点を解消することが出来る
が、ヘルメット１の頭頂部１ａにあたる一箇所のゲート
６より樹脂を射出するため、該樹脂圧によりキャビティ
型面に沿って配置した強化繊維１２が図６中に一点鎖線
で示すように内側へ変形し、可撓性シート１０を膨張さ
せても樹脂を浸透させた後にも樹脂が頭頂部に溜まった
まま残りやすい。よって、成形されたヘルメットは頭頂
部１ａの内面に膨らみを生じやすい欠点がある。

【０００７】また、キャビティ内部に予め挿入配置して
いる可撓性シート１０は、キャビティ型面と一定距離を
あけて沿わせているため、可撓性シートを膨張させた
際、均一にキャビティ内部を加圧してしまい、上記ゲー
ト６より離れた位置にあり、樹脂が含浸されていない部
分において、強化繊維１２をキャビティ型面に押し付け
る。よって、樹脂の流路である強化繊維１２の樹脂未含
浸部分に圧力がかかり、樹脂流れが悪くなり、成形され
たヘルメットに樹脂の未含浸部分が残りやすい。その結
果、ゲート６に近いヘルメット頭頂部１ａの近傍は樹脂
リッチとなり、頭頂部１ａより離れた部分は樹脂リーン
となり、樹脂の分布が均一でない欠点が生じる。

【０００８】本発明は、ＲＩＭ製法あるいはＲＴＭ製法
によりヘルメットを製造する場合に生じる上記問題を解
決せんとするもので、ヘルメットの頭頂部に樹脂溜まり
が生じないようにすると共に、樹脂注入用ゲートから離
れた強化繊維にも樹脂が十分に浸透して、樹脂の分布が
均一とすること目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は請求項１で、ＲＩＭ製法あるいはＲＴＭ製
法によりヘルメットを製造する方法として、成形品であ
るヘルメットに対して左右垂直方向に２分割された左右
金型を用い、該左右金型により構成されるキャビティの
型面に沿って強化繊維を配置し、反応射出成形用の未反
応原料液を上記金型に設けた樹脂注入口に供給し、該樹
脂注入口と連通すると共にヘルメットの頭頂部および該
頭頂部と連続する前後両側部が位置する左右金型の割り
面に沿って設けた樹脂溜まり部に未反応原料液を一旦溜
め、ついで、上記樹脂溜まり部と連通すると共に左右金
型割り面に沿って設けたフィルムゲートを通して未反応
原料液をキャビティ内部に射出し、未反応原料液が反応
して硬化する前に、左右金型の開口側の上端に周縁を固
定してキャビティ内部に挿入配置していた可撓性シート
を強化繊維側へ膨張させ、該可撓性シートとキャビティ
型面により密閉される空間を所要圧力として、強化繊維
に未反応原料液を浸透させつつ反応させて硬化させるこ
とを特徴とする繊維強化樹脂製ヘルメットの製造方法を
提供するものである。

【００１０】また、金型のキャビティ型面に沿って強化
繊維を配置し、ついで、可撓性シートの周縁を金型の開
口側上面に固定して、該可撓性シートの中央のプリフォ
ーム部分をキャビティ内に挿入し、ヘルメットの頭頂部
と対応する金型下端型面に開口した樹脂射出口と上記プ
リフォーム部分の間の距離が最小で、金型の樹脂排出口
を設けた上面開口側に向かうに従ってキャビティ型面と
の距離が大となるように配置し、上記可撓性シートを膨
張させて、可撓性シートとキャビティ型面により密閉さ
れる空間の圧力を頭頂部側より加圧し、反応射出成形用
の未反応原料液を上記樹脂注入口よりキャビティ内に射
出し、強化繊維に未反応原料液を浸透させつつ反応させ
て硬化させても好適である。

【００１１】また、本発明は、成形品であるヘルメット
に対して左右垂直方向に２分割された左右金型を用い、
該左右金型により構成されるキャビティの型面に沿って
強化繊維を配置し、ついで、可撓性シートの周縁を金型
の開口側上面に固定して、該可撓性シートの中央のプリ
フォーム部分をキャビティ内に挿入し、該プリフォーム
部分と上記左右金型の割り面との間の距離が最小で、金
型の樹脂排出口を設けた上面開口側周縁に向かうに従っ
てキャビティ型面との距離が大となるように配置し、上
記可撓性シートを膨張させて、可撓性シートとキャビテ
ィ型面により密閉される空間の圧力を頭頂部側より加圧
し、反応射出成形用の未反応原料液を上記金型に設けた
樹脂注入口に供給し、該樹脂注入口と連通すると共にヘ
ルメットの頭頂部および該頭頂部と連続する前後両側部
が位置する左右金型の割り面に沿って設けた樹脂溜まり
部に未反応原料液を一旦溜め、ついで、上記樹脂溜まり
部と連通すると共に左右金型割り面に沿って設けたフィ
ルムゲートを通して未反応原料液をキャビティ内部に射
出し、強化繊維に未反応原料液を浸透させつつ反応させ
て硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂製ヘルメッ
トの製造方法を提供するものである。

【００１２】上記強化繊維として用いる繊維は、カーボ
ン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、
スチール繊維、アモルファス金属繊維、有機繊維及び／
またはそれらの混合物が好適に用いられる。また、上記
強化繊維は、長繊維、連続繊維、短繊維等の形態を問わ
ず用いられ、長繊維や連続繊維などの織布、不織布は予
め金型の中に配置して用いられる。短繊維も予め金型中
に配置して用いられると共に、原料樹脂中に混合させた
短繊維を加えてもよい。

【００１３】本発明に用いられる樹脂としては、ＲＩＭ
あるいはＲＴＭが可能なナイロン、シクロペンタジエ
ン、エポキシ、ウレタン、ポリエステル、ポリエステル
アミド等が好適に用いられる。例えば、ＲＩＭナイロン
である場合、金型内に重合触媒と重合開始剤とを含む溶
融したラクタム類を注入し、これを加熱によりポリアミ
ド重合とするモノマーキャスティング法により成形され
る。

【００１４】上記モノマーであるω−ラクタム類として
は、α−ピロリドン、α−ピペリドン、ω−エナントラ
クタム、ε−カプロラクタム、ω−カプリロラクタム、
ω−ペラルゴノラクタム、ω−デカノラクタム、ω−ウ
ンデカノラクタム、ω−ラウロラクタム、あるいはこれ
らのｃ−アルキル置換−ω−ラクタム、並びにこれらの
二種以上のω−ラクタムの混合物があげられる。また、
ω−ラクタムは必要に応じて改良成分(ソフト成分)を含
むことができる。該ソフト成分は分子中に使用する開始
剤と反応する官能基を有し、しかも、Ｔｇの低い化合物
で、通常の官能基を有するポリエーテルや液状ポリブタ
ジエンなどが使用される。

【００１５】上記ω−ラクタム類として使用される市販
の原料としては、宇部興産(株)会社のＵＢＥナイロン
(ＵＸ−２１)等がある。これはアルカリ触媒とカプロラ
クタムからなるＡ成分と、ソフト成分を含むプレポリマ
ーとカプロラクタムからなるＢ成分とから構成されてい
る。上記重合触媒としては、水素化ナトリウムが好まし
いが、その他のナトリウム、カリウム、水素化リチウム
等の公知のω−ラクタムの重合触媒を使用することが出
来る。その添加量はω−ラクタムに対して０.１〜０.５
モル％の範囲が好ましい。また、重合開始剤(活性剤)と
しては、Ｎ−アセチル−ε−カプロラクタムが用いられ
るが、その他のトリアリルイソシアヌレート、Ｎ−置換
エチレンイミン誘導体、１.１’−カルボニルビスアジ
リジン、オキサゾリン誘導体、２− (Ｎ−フェニルベン
ズイミドイル)アセトアニリド、２−Ｎ−モリホリノ−
シクロヘキセン−１.３−ジカルボキサニリド等や公知
のイソシアナート、カルボジイミド等の化合物を用いる
ことが出来る。上記重合開始剤の添加量はω−ラクタム
の量に対して０.０５〜１.０モル％の範囲内にあること
が好ましい。

【００１６】マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン
樹脂を用いる場合、該シクロペンタジエン樹脂となる重
合性モノマーとしては、ジシクロペンタジエンのほか、
ジヒドロジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエ
ン、テトラシクロペンタジエン、シクロペンタジエン−
メチルシクロペンタジエン共二重体等が用いられる。上
記シクロペンタジエン樹脂の重合触媒としては、タング
ステン、モリブデン、タンタル等のハロゲン化物、オキ
シハロゲン化物、酸化物、有機アンモニウム塩等が好適
に用いられる。重合開始剤としては、周期率表第Ｉ族〜
第ＩＩＩ族の金属のアルキル化物を中心とする有機金属
化合物、アルコール、フェノール等の酸素含有化合物等
が好適に用いられる。さらに、上記重合触媒および活性
剤(重合開始剤)を含む溶液は、重合反応が非常に速く開
始されるので、成形用金型に充分に流れ込まない間に硬
化が起こることがあるため、活性調節剤としてアルキレ
ングリコールまたはポリアルキレングリコールから選ば
れるグリコール化合物のモノエーテルおよび／またはモ
ノエステルが好適に用いられる。

【００１７】上記金型への射出成形に際しては、金型温
度を通常４０〜１３０℃の範囲とし、通常１〜５分間重
合反応を行っている。

【００１８】上記金型に取り付けておく可撓性シート
は、可撓性を有するものであれば良く、ナイロン、セロ
ファン、ゴム、ポリエステル、ポリエーテルケトン等が
用いられる。この中でも、原料樹脂との反応性、離型
性、耐熱性、強度等を考慮すると、シリコンゴムが最も
好ましい。

【００１９】また、金型のキャビティに注入する未反応
原料液の樹脂圧Ｑと、該未反応原料液を金型キャビティ
内に注入する前および注入中に可撓性シートに付加する
１次圧力Ｐ１と、未反応原料液を射出後で原料液の硬化
完了前まで可撓性シートに付加する２次圧力Ｐ２とは、
Ｐ１≦Ｑ、１.２×Ｐ１＜Ｐ２、Ｑ＜Ｐ２の関係に設定
することが好ましい。さらに、強化繊維を配置したキャ
ビティ型面と可撓性シートにより密閉されたキャビティ
内を減圧して、樹脂浸透性を高めることも好ましい。

【００２０】

【作用】本発明に係わる第一の製造方法では、左右垂直
方向に２分割した金型を用い、成形するヘルメットの頭
頂部および該頭頂部に連続する前後両側の金型割り面に
沿って設けた広範囲に設けたフィルムゲートを通して未
反応原料液をキャビティ内に射出しているため、射出し
た未反応原料液が頭頂部の１カ所に溜まることがなく、
キャビティ内部に迅速に流通させることが出来る。ま
た、金型に注入した樹脂を一旦樹脂溜まり部で溜めた
後、フィルムゲートを通してキャビティ内部に射出して
いるため、１カ所に樹脂圧が大きく負荷されず、広い範
囲のフィルムゲートの全域にわたって均等な圧力で注入
することができ、よって、樹脂の射出圧で予め配置して
いる強化繊維に変形を発生させない。

【００２１】本発明に係わる第二の製造方法では、予め
キャビティ内に挿入配置する可撓性シートをプリフォー
ムして、該プリフォーム部分とキャビティ型面との距離
を、頭頂部と対応する射出口の部分では最小とし、該射
出口から離れた樹脂排出口を設けたキャビティ型面の開
口端側に向かうにしたがって距離を広げるているため、
加圧流体により可撓性シートを膨張させた時に、樹脂が
射出される射出口の部分からキャビティ内部の圧力が最
初に高なり、まだ樹脂が流れていない射出口から離れた
位置の圧力が高くなるのが遅れるため、樹脂流れが良く
なり、樹脂の未含浸部分がなくなり、強化繊維に均等に
樹脂を含浸させることが出来る。

【００２２】上記した第一の方法と第二の方法とを組み
合わせた第三の方法によれば、当然のことながら、頭頂
部に樹脂溜まりによる突出部がなく、かつ、全体に樹脂
が均一に分布しているヘルメットを製造することが出来
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。実施例では、図１に示すヘルメット１’を図２、
図３に示す可撓性シート２０を備えた金型２１でＲＩＭ
製法により製造している。

【００２４】上記金型２１は、左金型２２と右金型２３
とからなり、これら左右金型２２、２３の型面２２ａ、
２３ａはヘルメット１を左右垂直方向に２分割した部分
に対応するものである。上記金型２１の一方の金型、本
実施例では左金型２２に樹脂注入口２４を設けると共
に、該樹脂注入口２４と連通させて分割面２２ｂに沿っ
て樹脂溜まり部２５を凹設している。

【００２５】上記樹脂溜まり部２５より型面２２ａにか
けてスリットを設け、該スリットをキャビティ内の型面
に開口して樹脂射出口となるフィルムゲート２８を設け
ている。本実施例では、フィルムゲート２８の厚さＷは
約０.３mmで、長さＬ３（樹脂溜まり部２５より型面２
２ａまで長さ）を約１０mmとしている。

【００２６】上記樹脂溜まり部２５およびフィルムゲー
ト２８は、左右金型２２、２３を型締めした時に割り面
Ｓに位置するもので、図１に示す成形するヘルメット１
の頭頂部１ａより前後中央部１ｂ、１ｃを縦方向に先端
まで達するラインＨ２に対応して位置するもので、該ラ
インＨ２に沿って設けられた樹脂溜まり部２５に樹脂注
入口２４より注入された未反応原料液を溜めた後、キャ
ビティ内部に割り面Ｓに沿ったライン状のフィルムゲー
ト２８を通して未反応原料液を射出するようにしてい
る。

【００２７】左右金型２２、２３の上端面２２ｃ、２３
ｃには排出側の樹脂溜まり部２９を設け、該樹脂溜まり
部２９に排出口３０を連通して形成している。

【００２８】左右金型２２、２３の上端面２２ｃ、２３
ｃには、左右金型を型締め後に、可撓性シート３１を載
置し、該可撓性シート３１の上面に押え板３２を固定し
て、可撓性シート３１の周縁部を左右金型に固定してい
る。よって、上記排出側の樹脂溜まり部２９は、キャビ
ティ内部の上端より金型上端２２ｃ、２３ｃと可撓性シ
ート３１の間を通して排出される余剰樹脂を一旦溜め
て、排出口３０より樹脂を排出するようにしている。

【００２９】上記可撓性シート３１はシリコンゴムより
形成しており、図示のように、外周部３１ａを左右金型
上端面と押え板３２の間に挟んで固定すると共に、左右
金型上端面の開口からキャビティ内に中央のプリフォー
ム部分３１ｂを挿入配置している。上記プリフォーム部
分３１ｂはキャビティ型面２２ａ、２３ａに略沿った形
状であるが、一定距離をあけて沿わせているのではな
く、金型割り面Ｓに沿って設けたフィルムゲート２８と
対向する部分３１ｂ−１では、可撓性シート３１との間
の距離Ｌ１が最小となり、金型上端に向かうに従って可
撓性シート３１と型面２２ａ、２３ａとの距離を大きく
している。即ち、上端開口に近い部分３１ｂ−２を距離
Ｌ２とすると、Ｌ１＜Ｌ２に設定している。本実施例で
はＬｌの距離は１８mm、Ｌ２の距離は５２mmとしてい
る。

【００３０】押え板３２の中央部には加圧流体の供給口
３２ａを設けており、該供給口３２ａに圧力流体源（図
示せず）より所要時に圧力流体を供給し、可撓性シート
３１を型面２２ａ、２３ａ側へ膨張させるようにしてい
る。

【００３１】次に、上記金型２１を用いてＦＲＰ製ヘル
メット１を製造する工程について説明する。まず、左右
金型２２と２３との分割面２２ｂ、２３ｂを当接して型
締めする。この状態で、キャビティの型面２２ａ、２２
ｂに沿って強化繊維１２を配置する。該強化繊維１２は
長繊維、連続繊維あるいは短繊維のいずれの形態でもよ
く、かつ、繊維の種類は限定されず、カーボン繊維、ガ
ラス繊維などが用いられる。

【００３２】強化繊維１２をキャビティ内に配置した
後、左右金型２２、２３の上端面に可撓性シート３１を
配置し、押え板３２で固定する。この時、可撓性シート
３１の中央のプリフォーム部分３１ｂをキャビティ内部
に挿入配置し、プリフォーム部分３１ｂと金型型面との
間の寸法が上記した設定通りとなるように位置決めす
る。このように、可撓性シート３１と左右型面２２ａ、
２３ａにより密閉された空間を形成し、該空間内におい
て、割り面Ｓのフィルムゲート２８との対向部分の隙間
が最も狭く、上端開口に向かうに従って空間を大として
いる。

【００３３】ついで、上記可撓性シート３１に押え板３
２の加圧流体供給口３２ａより加圧流体を供給して、可
撓性シート３１を型面２２ａ、２３ａ側に付勢する一次
圧力Ｐ１を付加する。この一次圧力は未反応原料液のキ
ャビティ内への射出が終了するまで継続して行う。ま
た、上記可撓性シート３１を加圧すると同時に、可撓性
シート３１と型面２２ａ、２３ａに囲まれたキャビティ
内部を減圧しておくことも好ましい。また、金型２１も
所要温度に加熱しておく。

【００３４】ついで、樹脂注入口２４より未反応原料
液、例えば、Ｒ１Ｍナイロン、シクロペンタジエンを注
入する。この注入された未反応原料液は一旦樹脂溜まり
部２５に溜まり、その後、フィルムゲート２８を通し
て、キャビティ内に射出される。フィルムゲート２８
は、成形するヘルメット１の頭頂部１ａから前後両側の
中央部に縦方向のラインＨ２に対応するもので、このラ
インＨ２に沿って未反応原料液が射出されることとな
る。

【００３５】即ち、キャビティ内に射出される未反応原
料液は、金型割り面Ｓに沿った広い範囲のラインから射
出される。よって、キャビティ全体へ樹脂の迅速に流し
て充填することが出来る。また、フィルムゲート２８か
ら射出する前に、一旦、樹脂溜まり部２５に溜た後、フ
ィルムゲート２８のライン全体から略同時にキャビティ
内に射出するため、１箇所から射出する場合に発生する
樹脂圧による部分的な強化繊維１２の変形を抑制でき
る。尚、当然のことながら、キャビティ内へ射出する樹
脂圧Ｑは、上記可撓性シート３１に付加した一次圧力Ｐ
１より高く設定している。

【００３６】上記した可撓性シート３１と型面２２ａ、
２３ａにより密閉されたキャビティ内に射出された未反
応原料液は、予め配置している強化繊維１２に浸透しな
がら、フィルムゲート２８の位置より排出口３０を設け
た上端開口側へと流れていく。

【００３７】所定量の未反応原料液をフィルムゲート２
８より射出後、未反応原料液が反応を起こして硬化が生
じる前に、可撓性シート３１に一次圧力Ｐ１より大きな
二次圧力Ｐ２を付加して型面２２ａ、２３ａ側に膨張さ
せる。この二次圧力Ｐ２の付加により、キャビティの空
間を狭くして加圧し、強化繊維１２の樹脂未含浸部分に
樹脂液を強制的に浸透させる、上記二次圧力Ｐ２と一次
圧力Ｐ１、樹脂圧力Ｑとの関係は、１.２×Ｐ１＜Ｐ
２、Ｑ＜Ｐ２としている。

【００３８】上記二次圧力Ｐ２を可撓性シート３１に付
加すると、キャビティの空間は、可撓性シートとの距離
を小さくしたフィルムゲート２８の部分から加圧され、
排出口３０を設けた左右金型の両端開口側に向かって順
次加圧されていく。即ち、膨張した可撓性シート３１
は、距離を小さくした部分では、予め配置している強化
繊維１２に直ぐに当接して膨張ができなくなり、圧力が
高くなるが、距離が大で可撓性シート３１が強化樹脂１
２と直ちに当接しない排出口３０側では加圧が遅れる。
この作用により、距離が順次大となる方向に向かって、
フィルムゲート２８の部分から出口側にかけて加圧速度
が遅れる。この作用により、樹脂の流れが可撓性シート
３１の膨張により阻害されることがなく、よって、フィ
ルムゲート２８の部分に樹脂溜まりが生じることが防止
される。上記フィルムゲート２８の位置は、ヘルメット
の頭頂部１ａおよび該頭頂部１ａと連続した前後中央部
分にあるが、フィルムゲート２８の位置で樹脂溜まりが
生じることがない。よって、従来、頭頂部で発生してい
た樹脂溜まりによる内面側への突起を防止することがで
きる。

【００３９】また、キャビティ内ではフィルムゲート２
８より順次排出口３０側に向かって加圧され、樹脂の未
含浸部分の下流側は可撓性シート３１による圧力がかか
らず、樹脂の流れに沿って加圧がすすむ。よって、樹脂
は可撓性シート３１による押圧で流路が閉塞されること
がなく、強化繊維１２に含浸され、樹脂の未含浸部分が
発生することが防止できる。

【００４０】このように、キャビティ内において、樹脂
が強化繊維１２に未含浸部分がない状態で浸透し、か
つ、重合反応が生じる。数分後に硬化した後、左右金型
２２と２３とを離型し、図１に示す形状のヘルメット１
を取り出している。

【００４１】上記実施例は、金型側に左右型の合わせ面
Ｓに沿ったフィルムゲート２８からなる樹脂射出口を設
けると共に、該金型に取り付ける可撓性シートを予めプ
リフォームして、金型への取り付け時にフィルムゲート
と可撓性シートとの隙間が最小とすると共に、余剰樹脂
の排出側へいくに従って隙間を大としているが、フィル
ムゲートを用いるだけでも、あるいは、上記プリフォー
ムした可撓性シートを用いるだけでも作用効果を有する
ものである。

【００４２】即ち、可撓性シートと金型型面との隙間を
所要幅に設定しなくても、左右金型の割り面Ｓに沿って
樹脂射出口となるフィルムゲートを設けただけでも、射
出される樹脂圧が低減して、広い範囲で射出されて、迅
速に排出口まで樹脂を流すことが出来るため、射出口に
樹脂溜まりが出来ることが防止できる。よって、製造さ
れたヘルメットは樹脂リッチ部分と樹脂リーン部分が偏
在しない均一な物性を持たせることが出来る。

【００４３】また、可撓性シートをプリフォームして金
型型面との距離を調節し、１カ所に設けた樹脂射出口と
対向する可撓性シートの距離を最小とし、余剰樹脂の排
出口へ向かうに従って可撓性シートと金型型面の距離を
大きくしていくと、可撓性シートを加圧して膨張させた
時に、樹脂射出口側より排出口側に向かってキャビティ
内部を順次加圧することができ、樹脂の未含浸部分が先
に加圧されて樹脂流れが悪くなり、樹脂溜まりが出来る
ことを防止出来る。尚、樹脂の射出口を１カ所とする場
合には、金型を必ずしも左右型にする必要はなく、図６
に示すような上下型としても良いことは言うまでもな
い。

【００４４】上記のように、可撓性シートをプリフォー
ムして金型に取り付けると、金型の樹脂射出口を、フィ
ルムゲートとせずに、ヘルメットの頭頂部と対応する１
カ所だけであっても、樹脂流れを良くして、製造された
ヘルメットに樹脂リッチ部分と樹脂リーン部分とが偏在
することが防止できる。上記の可撓性シートをプリフォ
ームして金型型面との距離を調節す尚、金型にフィルム
ゲートを設けると共に、可撓性シートを上記のようにプ
リフォームして型面との距離を調節すれば、最も好まし
いことは言うまでもない。

【００４５】

【実験例１】図２および図３に示す金型２１を用い、図
１に示すヘルメット１を成形した。即ち、左右金型２２
と２３とを型締した後、強化繊維１２としてガラス繊維
平織クロス（日東紡績株式会社製ＷＥＡ１８Ｋ１０５
ＢＺ）１０層を積層してセットした。続いて、シリコン
ゴム（信越シリコーン株式会社製ＫＥ５５５Ｕ）から
なる可撓性シート３１を左右金型の上面に載置し、その
上に押え板３２をかぶせてボルトで固定し、可撓性シー
ト３１の中央部３１ｂを図２に示すように、キャビティ
内部に挿入配置した。この時、フィルムゲート２８と可
撓性シート３１との間の距離Ｌ１を下記の表に示すよう
にＬ１＝１８mmとし、排出口３０側の距離Ｌ２は、Ｌ２
＝５２mmとした。ついで、金型２１を１５０℃に昇温し
た。かつ、可撓性シート３１には３kgf／cm²からなる一
次圧力Ｐ１を付加した。

【００４６】ついで、ＲＩＭナイロン（宇部興産株式会
社製ＵＸー２１）を９０℃で溶融し、２種のＡ液とＢ
液とを混合して、金型２１の樹脂注入口２４より注入し
た。上記Ａ液とＢ液との混合モノマー（未反応原料液）
６００ｃｃを注入した後、可撓性シート３１に４kgf／c
m²の二次圧力Ｐ２を付加して強化繊維側へ膨張させた。

【００４７】上記の状態で強化繊維１２に樹脂を含浸さ
せつつ、余剰樹脂を排出口３０より排出した。未反応原
料液の注入より３分経過後に左右金型を開き成形品を取
り出すと、図１に示す形状で、全体に強化繊維と樹脂と
の分布が下記の表に示すように均質なヘルメット１’が
成形できた。尚、成形状態では、ヘルメット１’に窓１
ｄ’が設けられておらず、成形品に窓１ｄ’を後からあ
けている。この窓１ｄ’をあけた状態で、重量は７１０
ｇであった。

【００４８】

【表１】

【００４９】上記表において、Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点
の比重とは、図４に示す点における比重g/cm³を示して
いる。該比重は小さい程、強化繊維１２が含有率が少
なく樹脂リッチであることを示し、比重が大きい程、強
化繊維１２の含有率が多く樹脂リーンであることを示し
ている。上記Ａ点は、上記距離Ｌ１に当たる部分でヘル
メット１の頭頂部１ａである。Ｂ点は図４において頭頂
部１ａから５０mm上方の位置である。Ｃ点は金型２１の
上端より１００mm下がった位置であり、Ｄ点は金型上端
より２０mm下がった位置で、上記距離Ｌ２にあたる部分
である。

【００５０】上記実験例１ではＡ点、Ｂ点、Ｃ点、Ｄ点
のいずれにおいても比重の値が略等しく、各部において
樹脂が均一に部分していることを示している。

【００５１】表中の実験例２は、可撓性シート３１と型
面２２ａ、２３ａとの距離Ｌ１、Ｌ２を実験例１と相違
させ、他の条件は実験例と全く同一としている。実験例
２は実験例１と比較して、距離Ｌ１とＬ２の差を実験例
１より小さくしているため、Ａ点〜Ｄ点の比重の差は実
験例１よりは大きくなっているが、後述する比較例と比
べて比重の差は小さい。

【００５２】実験例３はフィルムゲート２８としている
が、可撓性シート３１と型面２２ａ、２３ａの距離は一
定としたものであり、他の条件は実験例１と同一として
いる。実験例３では、実験例１および２と比較してＡ点
〜Ｄ点の比重の差が大きくなっているが、比較例と比べ
ると差は小さい。

【００５３】実験例４は、キャビティへの射出口はフイ
ルムゲートではなく通常の円形穴からなるゲートである
が、可撓性シート３１とキャビティ型面との距離を実験
例１と同様とし、頭頂部側のＬ１は小さく、排出口側の
Ｌ２を大としている。該実験例４では、実験例１と比較
して射出口が位置するＤ点の射出口の部分の比重が大と
なっているが、他の部分の比重も大で、全体的に比重の
差が小さく、よって、射出口が１カ所でも可撓性シート
と型面との距離を調節すると、樹脂を略均一に分布する
ことが確認できた。

【００５４】比較例は、射出口が１カ所で、かつ、可撓
性シートと型面の距離も一定としたものである。この場
合、Ａ点〜Ｄ点の比重の差は大きくなっている。即ち、
頭頂部のＡ点側は比重が小で樹脂リッチであり、Ｄ点側
は比重が大で樹脂リーンとなっており、樹脂の分布率が
相違していた。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
に係わるＦＲＰ製ヘルメットの製造方法では、金型を左
右垂直方向に２分割し、この割り面に沿ってライン状の
フィルムゲートを設けた金型により成形し、キャビティ
への樹脂の射出が上記ライン状のフィルムゲートを通し
て行っているため、キャビティ全域への樹脂の浸透を迅
速化できる。かつ、従来のように頭頂部に設けた１カ所
の射出ゲートに樹脂溜まりが生じることがなく、よっ
て、従来発生していた頭頂部における樹脂溜まりの突出
部を無くすことができる。

【００５６】また、金型に注入した樹脂を一旦樹脂溜ま
り部で溜めた後、フィルタゲートを通してキャビティ内
部に射出しているため、１カ所に樹脂圧が大きく負荷さ
れず、広い範囲のフィルタゲートの全域にわたって均等
な圧力で注入することができ、よって、樹脂の射出圧で
予め配置している強化繊維に変形を発生させない。よっ
て、強化繊維の変形により可撓性シートを押し戻して、
成形品が設計通りに成形されないという問題は生じな
い。

【００５７】さらに、予めキャビティ内に挿入配置する
可撓性シートとキャビティ型面との距離を、頭頂部およ
びその前後に連続するフィルムゲートと対向する部分は
最小とし、該フィルムゲートとから離れた樹脂排出口を
設けたキャビティ型面の開口端側に向かうにしたがって
距離を広げると、加圧流体により可撓性シートを膨張さ
せた時に、樹脂が射出される射出口の部分からキャビテ
ィ内部の圧力が最初に高なり、まだ樹脂が流れていない
射出口から離れた位置の圧力が高くなるのが遅れるた
め、樹脂流れが良くなり、樹脂の未含浸部分がなくな
り、強化繊維に均等に樹脂を含浸させることが出来る。
よって、上記した方法により製造されたヘルメットは、
頭頂部に樹脂溜まりによる突出部がなく、かつ、ヘルメ
ット全体に樹脂を均一に分布されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法で成形されたヘルメットの
斜視図である。

【図２】上記製造方法に用いる金型の断面図である。

【図３】上記金型の分解斜視図である。

【図４】実験例のＡ点〜Ｄ点を示す概略図である。

【図５】従来の製造方法で成形されたヘルメットの斜
視図である。

【図６】従来の製造方法に用いた金型の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ヘルメット１ａ頭頂部１２強化繊維１３未反応原料液２１金型２２左金型２２ａキャビティ型面２３右金型２３ａキャビティ型面２４樹脂注入口２５樹脂溜まり部２８フィルムゲート３１可撓性シート３２押え板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ２９Ｌ 31:48 Ｂ２９Ｌ 31:48 (56)参考文献特開平５−104642（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−22910（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】成形品であるヘルメットに対して左右垂
直方向に２分割された左右金型を用い、該左右金型によ
り構成されるキャビティの型面に沿って強化繊維を配置
し、反応射出成形用の未反応原料液を上記金型に設けた
樹脂注入口に供給し、該樹脂注入口と連通すると共にヘ
ルメットの頭頂部および該頭頂部と連続する前後両側部
が位置する左右金型の割り面に沿って設けた樹脂溜まり
部に未反応原料液を一旦溜め、ついで、上記樹脂溜まり
部と連通すると共に左右金型割り面に沿って設けたフィ
ルムゲートを通して未反応原料液をキャビティ内部に射
出し、未反応原料液が反応して硬化する前に、左右金型
の開口側の上端に周縁を固定してキャビティ内部に挿入
配置していた可撓性シートを強化繊維側へ膨張させ、該
可撓性シートとキャビティ型面により密閉される空間を
所要圧力として、強化繊維に未反応原料液を浸透させつ
つ反応させて硬化させることを特徴とする繊維強化樹脂
製ヘルメットの製造方法。
【請求項２】成形品であるヘルメットに対して左右垂
直方向に２分割された左右金型を用い、該左右金型によ
り構成されるキャビティの型面に沿って強化繊維を配置
し、ついで、可撓性シートの周縁を金型の開口側上面に
固定して、該可撓性シートの中央のプリフォーム部分を
キャビティ内に挿入し、該プリフォーム部分と上記左右
金型の割り面との間の距離が最小で、金型の樹脂排出口
を設けた上面開口側周縁に向かうに従ってキャビティ型
面との距離が大となるように配置し、上記可撓性シート
を膨張させて、可撓性シートとキャビティ型面により密
閉される空間の圧力を頭頂部側より加圧し、反応射出成
形用の未反応原料液を上記金型に設けた樹脂注入口に供
給し、該樹脂注入口と連通すると共にヘルメットの頭頂
部および該頭頂部と連続する前後両側部が位置する左右
金型の割り面に沿って設けた樹脂溜まり部に未反応原料
液を一旦溜め、ついで、上記樹脂溜まり部と連通すると
共に左右金型割り面に沿って設けたフィルムゲートを通
して未反応原料液をキャビティ内部に射出し、強化繊維
に未反応原料液を浸透させつつ反応させて硬化させるこ
とを特徴とする繊維強化樹脂製ヘルメットの製造方法。